T. 1: Organización general del SN Células del SN: Neuronas (100.000 – 150.000 millones): o Antes se creía que las neuronas eran una red de células unidas (sin sinapsis). o Doctrina neuronal (Ramón y Cajal): El cerebro se compone de neuronas separadas por espacios diminutos a través de los cuales la información se transmite de una a otra neurona (sinapsis). o Estructura: Soma: Presenta el cono axónico, una zona que integra la información recibida y donde se inicia el potencial de acción (PA). Dendritas (con espinas): Zona de input. Axón: Zona de conducción y de output. Las ramificaciones del axón pueden ser aferentes (llevan info a una región) o eferentes (llevan info fuera de esa región). Presenta botones terminales (engrosamiento en el extremo del axón), que son regiones que establecen sinapsis con otra neurona (cuando llega a ellos un PA liberan los NT, ejerciendo un efecto excitatorio o inhibitorio sobre otra neurona). o Transporte axoplasmático (TA): Proceso activo por el que las sustancias son impulsadas a lo largo de microtúbulos que recorren todo el axón. Puede ser un TA anterógrado (desde el soma hasta los botones, la proteína motora asociada a los microtúbulos es la kinesina o cinesina) o TA retrógrado (desde los botones al soma, su velocidad de transporte es la mitad, la proteína motora asociada es la dineína). o Sinaptogénesis: Crecimiento de axones, dendritas y sinapsis en las fases tempranas de la vida. En la punta de axones y dendritas están los conos de crecimiento (extremos hinchados de los que salen las prolongaciones, en los adultos siguen funcionando como una R de adaptación a experiencias). o Características de las neuronas (expresan parte de su información genética en mayor medida que otras células del organismo y son más capaces que ninguna otra para generar fenómenos eléctricos): Forma (muy diversas, hay 200 clases distintas en el cerebro de los mamíferos): Multipolar (muchas dendritas y 1 axón), bipolar (1 axón y 1 dendrita) y pseudounipolar (1 axón dividido en una rama que recibe información sensorial y otra que manda información motora al SNC). Tamaño: Las pequeñas pueden ser granulares (soma rodeado de conexiones, sería como la piramidal, pero sin las dendritas superiores 1 y sin el axón), fusiformes (forma de huso, como el bíceps, se parece a la neurona retiniana, su soma es alargado) y estrelladas (como las granulares, pero con axón). Las grandes pueden ser piramidales (enormes y alargadas dendritas), Golgi tipo I (enormes y alargados axones) y de Purkinje (enorme ramificación dendrítica). Las piramidales y de Purkinje pueden alcanzar más de 1 m de longitud. Función: Motoneuronas (neurona del SNC, de la médula por ejemplo, que proyecta su axón hacia un músculo o una glándula), neuronas sensoriales, interneuronas (son pequeñas, tienen un axón corto e interconecta con otras neuronas, nunca con receptores sensoriales o fibras musculares) y neuronas de proyección (conectan una zona del SNC con otra zona del SNC). Funciones de las células de soporte, gliales o neurogliocitos (se fabrican durante toda la vida, hay 10 por cada neurona, a las que le facilitan soporte estructural y metabólico): 2 o Astrocitos (células de soporte más abundantes, pueden ser protoplásmicos o fibrosos): La BHE es semipermeable (está formada, principalmente, por células endoteliales) Papel en la barrera hematoencefálica (BHE): Forman parte estructural de ella y pueden determinar qué sustancias la atraviesan. Soporte estructural neuronal, separación y aislamiento de neuronas. También les suministra nutrientes. Captación de NT. Reparación y regeneración de determinadas estructuras del SN. Separa las meninges y el tejido nervioso. o Oligodendrocitos: Produce vainas de mielina en el SNC (cada uno proporciona 40 segmentos de mielina que envainan axones contiguos) y protege axones no mielinizados. La mielinización correlaciona con la madurez del SNC. o Células de Schwann: Produce vainas de mielina en el SNP (cada una proporciona 1 vaina de mielina, por lo que sólo envuelve un tramo limitado de un axón individual, aunque también rodea axones no mielinizados). o Microgliocitos: Actúan como fagocitos. Son los componentes del sistema inmunológico en el encéfalo (responsables de las reacciones inflamatorias). Migran a lugares lesionados o enfermos del SN para eliminar deshechos. 3 Organización macroscópica del SN: Ejes y planos de referencia: o o o o o Sagital, coronal/transversal/frontal y horizontal. Medial vs lateral. Ipsilateral vs contralateral. Anterior/cefálico/rostral vs posterior/caudal. Dorsal vs ventral. Divisiones del SN (Rosenzweig): o SNC: Partes: Encéfalo, médula espinal (parte dorsal formada por los axones aferentes y parte ventral por los eferentes) y retina. Desarrollo cerebral: - - Etapas: Nacimiento celular (neurogénesis y gliogénesis), migración celular, diferenciación celular, maduración celular (crecimiento de dendritas y axones), sinaptogénesis, muerte celular, poda de sinapsis y mielogénesis. Generación de las neuronas: Las células madre neuronales multipotenciales del tubo neural tienen una amplia capacidad de renovación. Forman las células progenitoras/precursoras 4 - (neuroblastos y glioblastos) que, cuando maduran, dan origen a las células diferenciadas (a todas las neuronas y células gliales). En el adulto, las células madre neuronales revisten los ventrículos y forman la zona subventricular. Las células madre neuronales siguen produciendo neuronas y glía no solo a comienzo de la vida adulta, sino también en el cerebro que envejece (al menos en el bulbo olfatorio y en el hipocampo). Desarrollo del SNC: 18º día tras la concepción (el ectodermo se hace más grueso y forma la placa neural, cuyos bordes forman crestas), 21º día (las crestas se fusionan formando el tubo neural, que origina el encéfalo y la médula, convirtiendo la parte superior de las crestas en los ganglios del SN autónomo) y 28º día (el extremo dorsal del tubo se divide en las 3 partes del encéfalo, que están conectadas entre sí). Encéfalo: - Divisiones: Ventrículo Subdivisión Lateral Telencéfalo Tercero Diencéfalo Acueducto cerebral Mesencéfalo Prosencéfalo Mesencéfalo Estructuras Corteza Ganglios basales Sistema límbico Tálamo Hipotálamo Téctum (dorsal) Tegmentum (ventral) 5 Metencéfalo Rombencéfalo Cuarto Mielencéfalo - o Cerebelo Protuberancia Bulbo raquídeo Peculiaridades del desarrollo del encéfalo: Células gliales radiales (guían a las neuronas que migran durante el desarrollo del encéfalo), apoptosis (señal química que reciben las células precursoras y les provoca la muerte), hemocitoblastos (similares a las células precursoras, pero en el encéfalo adulto) y moléculas de adhesión celular (favorecen la adhesión de elementos del desarrollo del SN y guían a las células migratorias y los axones de crecimiento). SNP (formado por los nervios espinales y craneales): SN somático/esquelético/voluntario (nervios espinales y craneales): - - - Nos permite interaccionar con el mundo que nos rodea. Está formado por fibras aferentes (sensoriales) y eferentes (motoras). Nervios raquídeos o espinales: Resultado de la unión de las raíces dorsales (axones aferentes, cuerpos fuera del SNC formando el ganglio de la raíz dorsal, excepto en la retina) y ventrales (axones eferentes que van hacia músculos y glándulas, son motoneuronas, sus cuerpos celulares están en la sustancia gris de la médula). Son 31-33 (8 cervicales, 12 torácicos, 5 lumbares, 5 sacros y 1-3 coccígeo/s). Están distribuidos por todo el cuerpo. Nervios craneales: Son 12 pares (controlan sobre todo cabeza y cuello). Algunos pertenecen exclusivamente al SN somático (trigémino) y otros incluyen componentes del SN autónomo. Los sensoriales son el olfatorio (I), el óptico (II) y el auditivo (VIII). Los motores son el oculomotor (III), troclear (IV), motor ocular externo (VI), accesorio (XI) e hipogloso (XII). Los mixtos son el trigémino (V), facial (VII), glosofaríngeo (IX) y vago (X). SN autónomo/vegetativo/visceral/involuntario (formado por el SN simpático y parasimpático, ambos discurren por los nervios espinales y craneales): - - Controla las funciones vegetativas (esenciales para la vida) del cuerpo y está formado por la musculatura lisa (a diferencia de la estriada, no es voluntaria), cardíaca y glándulas. Neurotransmisión (ver siguiente figura): Presenta 2 neuronas conectadas (pre y postganglionar). Una excepción son las glándulas sudoríparas, que en vez de secretar NE en el órgano diana, secretan Aco, a pesar de ser del SN simpático. Dentro 6 de los nervios espinales existen ganglios simpáticos, formados por cuerpos de neuronas que llevan al SNC información relacionada con el estrés y peligros inminentes (son responsables de la respuesta de pelea o huida). - ganglios/cadena simpática: la neurona preganglionar libera Aco, la postganglionar NA División simpática: Implicada en la activación y en el gasto de energía. Ver imagen para conocer sus funciones (además inhibe la vesícula biliar, la actividad intestinal y promueve la eyaculación/contracciones vaginales). División parasimpática: Encargado de la relajación, salivación, motilidad gástrica, secreción de jugos digestivos y del aumento del aporte sanguíneo al sistema gastrointestinal. Al contrario que el simpático (ver imagen) estimula la vesícula biliar, la actividad intestinal y promueve la erección genital. 7 - SN Entérico (Rosenzweig): Red local de neuronas sensoriales y motoras que regulan el funcionamiento del intestino. Está inervado por neuronas simpáticas y parasimpáticas bajo control del SNC. Papel en el mantenimiento de equilibrios en el sistema de nutrientes y líquidos. Se le conoce como el 3er cerebro. medio e inferior superior lateral (debajo del superior) 8 quiasma óptico (en el diencéfalo) Bulbos olfatorios (en el diencéfalo) Troclear (IV): Único que entra por la parte dorsal del TE motor ocular externo Sistemas de protección del SNC: Meninges: o En el SNC: Cubierta protectora que rodea el encéfalo y la médula. Se divide en duramadre/paquimeninge/meninge externa (capa situada justamente debajo del cráneo, se divide en capa perióstica y meníngea) y leptomeninge/meninge interna (aracnoides y piamadre). Entre estas 2 está el espacio subaracnoideo (contiene el LCR). 9 Granulaciones aracnoideas: Reabsorben el LCR a la sangre o SNP: Cubierto por 2 capas de meninges (duramadre y piamadre), que se fusionan y forman una cubierta que reviste los nervios raquídeos, craneales y los ganglios periféricos. BHE (ver figura de la página siguiente): Separa la sangre del encéfalo. Está formada, principalmente, por células que recubren las paredes de los capilares cerebrales (células endoteliales). No es uniforme (es semipermeable). Las zonas permeables se encuentran en la zona medial del encéfalo (órganos circunventriculares → por ejemplo, el área postrema del TE, lo que permite que sus neuronas pueden detectar la presencia de sustancias tóxicas en la sangre). Sistema ventricular: o o Órganos circunventriculares (ver cuáles son en la figura de la página siguiente): No poseen BHE, por lo que son una vía de comunicación entre sangre, LCR y encéfalo (parénquima cerebral). Si presentan neuronas capaces de recibir señales químicas de la sangre actúan como órganos sensoriales (hipófisis). El LCR (ver figura más adelante) circula por el espacio subaracnoideo, ventrículos cerebrales y canal ependimario (ventrículo de la médula espinal). Se encarga de amortiguar y procurar un medio para el intercambio de materiales. Los ventrículos laterales están revestidos por una membrana especializada (plexo coroideo) que produce LCR mediante la filtración de sangre. 10 Barrera hematoencefálica Órganos circunventriculares 11 Circulación del LCR Sistema vascular (ver figura en la página siguiente): o Formado principalmente por 2 pares de arterias que proporcionan sangre (con oxígeno y glucosa) al encéfalo: Carótidas comunes: Externa e interna (ésta última se divide en cerebral anterior y media). Vertebrales: Se fusionan para formar la arteria basilar (recorre la superficie ventral del TE). o Polígono/círculo de Willis: Unión en la base del cerebro de las carótidas y la arteria basilar. o Apoplejía: Cambios (disminución) en el flujo sanguíneo del cerebro por la obstrucción o la rotura de vasos sanguíneos, o por una lesión cardíaca. 12 Polígono/círculo de Willis 13 14 T. 2: Organización anatomofuncional del SNC (parte 1) Médula espinal: Funciones: Recibe información sensorial, es la responsable de los reflejos (su alteración, suele deberse a un daño medular) y ejecuta las órdenes del encéfalo. Anatomía: La médula discurre por el interior de la columna vertebral (formada por 24 vértebras individuales) y presenta 31 pares de raíces dorsales y ventrales (ver tema 1). Sustancia gris (cuerpos/somas neuronales, dendritas y axones cortos): o Comisura interior: Zona de unión entre las 2 astas. En su interior presenta un orificio (el ventrículo del canal central). o Interneuronas: Pueden ser segmentales/locales (sus axones no salen del segmento de la médula en el que se localiza su cuerpo neuronal) o propioespinales (envían sus axones a otros segmentos de la médula). o Neuronas de proyección: Hacia el SNC: Llevan información sensorial. Pueden ser somáticas (desde la piel) o viscerales (desde órganos corporales). Forman el asta dorsal y la zona intermedia (próxima a la comisura) de la sustancia gris. Hacia el SNP (llevan información motora): - Del SN somático: Son motoneuronas, forman el asta ventral de la médula. Del SN autónomo/viscerales: Se encuentran en la parte lumbar-sacra (sus neuronas preganglionares son parasimpáticas y forman la zona intermedia de la médula) y en la parte lumbar-torácica (sus neuronas preganglionares son simpáticas y forman el asta lateral de la médula). Sustancia blanca (no tocan la sustancia gris de la médula, la rozan y la rodean): o o Columnas blancas dorsales: Fibras aferentes que se dirigen hacia núcleos del bulbo raquídeo (transmiten información sobre el tacto y la propiocepción fina), como el fascículo delgado/grácil/de Goll y el fascículo cuneado/cuneiforme/de Burdach. Columnas blancas laterales y ventrales: *Propiocepción: Sentido que informa al organismo de la posición de los músculos, es la capacidad de sentir la posición relativa de partes corporales contiguas 15 Vías ascendentes: - Somáticas (al TE, tálamo y cerebelo): Contralateralizan en la médula, excepto las que van al cerebelo (*Duda). Transmiten información sobre temperatura, dolor y propiocepción gruesa. Viscerales (al hipotálamo). Vías descendentes: - Motoras somáticas: Del encéfalo hasta motoneuronas de la zona ventral. Motoras viscerales: Del hipotálamo y TE hasta neuronas motoras de la zona intermedia. De modulación sensorial: De diferentes áreas del encéfalo hasta interneuronas del asta dorsal. Tronco del encéfalo/tallo encefálico (TE): Funciones sensoriales y motoras (alberga numerosos núcleos/áreas relacionados con la supervivencia): Recibe información somática y visceral, controla actos motores complejos con cierta independencia del encéfalo, control motor, intercomunicación entre la médula y el encéfalo y permite comunicar el encéfalo con el cerebelo. (lo motor) info motora todos los pares excepto el I y II Pedúnculos cerebelosos vías motoras 16 (lo sensorial) Principales núcleos dorsales de la médula ingresan en el cerebelo Son las columnas dorsales 17 Núcleos propios: o Del bulbo raquídeo (parte del TE más caudal): Delgado, cuneado, lemnisco medial (tras los núcleos delgado y cuneiforme, la información sobre el tacto continúa hasta el tálamo por esta vía contralateralizada), oliva inferior (núcleo de relevo que envía info sobre el movimiento al cerebelo y a otras áreas del SN) y pirámides (tractos descendentes que descusan en la base del bulbo). o Del puente de Varollo/protuberancia: Pedúnculo cerebeloso, complejo de la oliva superior (núcleo auditivo), origen del lemnisco lateral (vía auditiva, distinta del lemnisco medial asociado al tacto), núcleos pontinos (reciben información de la corteza cerebral y sus axones forman fibras transversas que cruzan la línea media al dirigirse al cerebelo) e istmo (estrechamiento en el límite con el mesencéfalo que está formado por los núcleos parabraquiales, que tienen un papel vegetativo y por el locus coeruleus). o Del mesencéfalo (parte del TE más rostral): Vías que vienen desde la médula y se dirigen al cerebelo - Fibras trepadoras: Desde el bulbo (oliva inferior) - Fibras musgosas: Desde el puente vs oliva superior (está en el puente y se encarga de la audición) Colículos inferiores (audición). Colículos superiores (visión, aunque las capas más profundas son somáticas, vestibulares y auditivas): Responde a los diferentes E que tienen una misma localización espacial. Control motor (colores): SGP, núcleo rojo y sustancia negra. Área tegmental ventral: En la base del mesencéfalo (ver dibujo). Participa en el sistema límbico, de recompensa y dopaminérgico. Base de los pedúnculos cerebrales: Vías originadas en la corteza y que descienden por la médula hasta distintas regiones corporales. Núcleos comunes a las 3 divisiones del TE (de los pares craneales y de la FR): o Núcleos de los nervios craneales (III – XII): o ver cuadro ampliado (página siguiente) Fuera del TE: Bulbo olfatorio (olfatorio I) y quiasma óptico (óptico II). Mesencéfalo: Oculomotor (III) y troclear (IV). Puente: Trigémino (V), abducens/motor ocular externo (VI), facial (VII) y vestíbulo-coclear/auditivo (VIII). Estos 3 últimos, en realidad, se sitúan entre el puente y el bulbo, sus vías insertan entre ambos. Bulbo: Glosofaríngeo (IX), vago (X), accesorio (XI) e hipogloso (XII). Núcleos de la formación reticular (FR): Conjunto de núcleos situados en el TE organizados en 3 columnas (según su distancia respecto a la línea media del TE). Son responsables de la activación cerebral. Se dividen en una región paramediana/mediana/del rafe, situada en la línea media del TE. Hacia la derecha e izquierda respecto de esta línea media está la columna medial y, algo más alejada de la línea media se encuentra la columna lateral (ver dibujo). 18 Truco: son todos los que no llevan la palabra lateral ni paramediana excepción al truco: el primero lateral (columna mediana o del rafe) VER PÁGINA 9 PARA COMPLEMENTAR INFORMACIÓN 19 Vías ascendentes del TE (columnas dorsales, nervios sensoriales craneales y FR): o Columnas dorsales: Parten del grácil y cuneado (reciben información sensorial). Ascienden formando el lemnisco medio (contralateralizan en el puente tras sus respectivos núcleos) hasta el tálamo (núcleo ventral posterior medial y lateral). o Nervios sensoriales craneales (somáticos y viscerales): Somáticos (ascienden entrando entre el puente-bulbo hasta el tálamo): Trigémino (cara, mandíbula y boca), núcleos vestibulares y núcleos cocleares (pasan por los colículos inferiores antes de llegar al tálamo, es la vía auditiva, donde contralateralizan el 80% de axones). el 80% de las vías contralateralizadas s Viscerales (discurren por la parte dorsal de la médula, llegando hasta el tálamo e hipotálamo): Forman una columna que recibe información visceral de órganos internos e información gustativa (visceral especial) de las estructuras craneales. Los núcleos de relevo más importantes (sensoriales viscerales, encargados de funciones vegetativas como la sed) son el parabraquial y el del tracto solitario. 20 o FR: Columna lateral (zona asociativa o sensorial): Transmite a núcleos motores de los nervios craneales (*¿reflejos?) y a la columna medial. Columna medial (zona efectora, forman vías ascendentes): Es el SARA (se dirige al tálamo, hipotálamo, núcleos subcorticales y cerebelo para activar el organismo). Núcleos del rafe: Forma parte del SARA (envían 5-HT). Locus Coeruleus: También forma parte del SARA (envían NA). Sustancia negra: DA. Área tegmental ventral DA. 21 nacen en la corteza Vías descendentes del TE (hacia la médula, pueden ser piramidales o extrapiramidales): nacen en el TE (por ejemplo, en el núcleo vestibular, en la FR…) o Vías motoras somáticas: Descienden por las columnas blancas laterales y ventrales, terminando en la zona intermedia o directamente en las neuronas motoras somáticas del asta ventral de la médula (fundamentales para mantener la postura y controlar el movimiento). Grupo lateral (controlar movimientos de las extremidades de forma independiente): Está formado por el fascículo corticoespinal lateral, corticobulbar y rubroespinal (N. rojo). Grupo ventromedial (controlar movimientos del tronco y de músculos proximales al eje medio): Está formado por el fascículo vestíbuloespinal, tectoespinal (téctum/colículo superior), retículoespinales (lateral y medial) y corticoespinal ventral. *Por las pirámides van el fascículo corticobulbar (sólo una parte) y los corticoespinales. o Vías motoras viscerales. o Vías de modulación sensorial (por ejemplo, aferencias vestibulares y acústicas): Ante sonidos fuertes, inhibe los cilios. Vías del TE al cerebelo: o o Oliva inferior: Cuando entran en el cerebelo, estos axones se denominan fibras trepadoras. Núcleos pontinos: Cuando entran en el cerebelo, estos axones se denominan fibras musgosas. Analogía médula-TE: Zona/asta dorsal Zona intermedia Zona/asta lateral Zona/asta ventral Médula Nervios espinales Neuronas sensoriales somáticas Neuronas sensoriales viscerales, interneuronas y neuronas motoras viscerales (SNA parasimpático) Neuronas motoras viscerales (SNA simpático) Neuronas motoras somáticas TE Nervios craneales Núcleos sensoriales somáticos de los nervios craneales Núcleos sensoriales viscerales de los nervios craneales, motores viscerales de los nervios craneales y FR --------------------------------------Núcleos motores somáticos de los nervios craneales 22 Cerebelo: Funciones: o o o o o o Coordinar el movimiento (permitir que se realice con facilidad y precisión). Su lesión provoca ataxia (descoordinación). *No confundir con apraxia (incapacidad para seguir órdenes/secuencias motoras). Los núcleos profundos tienen actividad continua basal y conexiones excitadoras con el origen de las vías motoras, manteniendo una actividad tónica de las vías motoras, lo que facilita la realización del movimiento. Todo output de la corteza cerebelosa viaja por los axones de Purkinje. Las células de Purkinje inhiben los núcleos profundos (inhibiendo algunos componentes del movimiento y no otros dan forma al movimiento final). El cerebelo regula el tono muscular, modificando la actividad de las motoneuronas gamma (aumenta el tono para mantener la postura o lo inhibe para facilitar la realización de movimientos voluntarios). El cerebelo participa en el aprendizaje de movimientos. 23 Estructura: o Corteza (formada por 3 capas en función de su profundidad): o Núcleos profundos: o Dentado: En el hemisferio lateral de la corteza cerebelosa. Interpuestos (es el emboliforme y el globoso): En la zona intermedia. Fastigio (del techo): En el vermis (zona medial de la corteza cerebelar). Aferencias al cerebelo: o Granular (más profunda): Está formada por interneuronas (células granulares y de Golgi). De Purkinje: Formada por los cuerpos de estas células de proyección. Molecular (más superficial): Formada por los axones de las células granulares y por interneuronas (células estrelladas y en cesto) Vía espinocerebelar: Desde la médula a la zona medial e intermedia. Vía cerebrocerebelar: A través de los núcleos pontinos (TE) a la zona lateral y de la oliva inferior (TE) a las 3 zonas de la corteza cerebelar. Vía vestíbulocerebelar: Desde el órgano vestibular y núcleos vestibulares hasta el lóbulo floculonodular. Eferencias del cerebelo (fibras de proyección, células de Purkinje): Vía cerebelocerebral: Desde la zona lateral al tálamo contralateral. Vía cerebeloespinal: Desde la zona intermedia al N. rojo contralateral (TE) y desde la zona medial al N. vestibular lateral del TE y a otros N. del TE. Vía cerebelovestibular: Desde el lóbulo floculonodular a los N. vestibulares ipsilaterales (TE). 24 T. 3: Organización anatomofuncional del SNC (parte 2: encéfalo anterior) diencéfalo + hemisferios cerebrales (su límite es la lámina terminal y el III ventrículo) Diencéfalo: Tálamo: o o Funciones: Coordina sentidos (todos pasan por aquí antes de llegar a la corteza excepto el olfato), zona de relevo entre el hipotálamo-corteza y se considera una estructura clave para mantener la actividad cortical. Conexiones con la corteza cerebral: Ocurre en los núcleos de relevo y en los núcleos de proyección difusa (intralaminar, línea media y grupo reticular, este último encargado de controlar la actividad cortical). Llega al tálamo para integrar gusto y olfato alegría y juego olfato (tras pasar por la corteza olfativa) dolor y tª propioc y tacto dolor y tª o audición visión Otros datos sobre el tálamo: Los E sensoriales que llegan al cerebro, con excepción del olfato (debido a que sus vías se desarrollan en el embrión antes que el tálamo), deberán pasar previamente por el tálamo. Se trata de un derivado de unos 80 núcleos neuronales agrupados en territorios. 25 Los E dirigidos a la corteza cerebral son filtrados en el tálamo (decide si son lo suficientemente relevantes como para seguir o si terminan su camino ahí (E catalogados como triviales). Por lo tanto, las disfunciones en el tálamo afectaran a la corteza. Síndrome talámico: Descenso de la percepción sensitiva del lado opuesto a la lesión, donde cualquier E desencadena una desagradable R dolorosa de características punzantes o quemantes (confundirían tacto con dolor, lo que para mí es percepción, para ellos un golpe). Subtálamo (debajo del tálamo). Epitálamo (encima del tálamo): La glándula pineal (melatonina) forma parte de él. Hipotálamo: o o o *Duda: ¿Qué saberse de ellos? Funciones: Coordinar sistemas efectores (SN autónomo, endocrino y somático), huir, atacar, alimentación y comportamiento sexual. Influye sobre el tálamo y la corteza cerebral. Aferencias: Desde la retina (a través del nervio óptico, información sobre la cantidad de luz para el sueño), corteza/tálamo/encéfalo anterior (haz prosencefálico medial, fórnix, estría terminal y vía amígdalofugal ventral), sistema endocrino (a través del torrente sanguíneo, que se dirige a distintas partes del organismo), TE (haz prosencefálico medial y longitudinal dorsal, son bidireccionales) y médula espinal (aferencias sensoriales viscerales). Eferencias (sobre qué actúa el hipotálamo): Al TE (haz prosencefálico medial, longitudinal dorsal y mamilotegmental), tálamo (haz mamilotalámico) e hipófisis. Pertenece al encéfalo, no al diencéfalo N. arqueado o infundibular Área anterior (preóptica) Área tuberal (medio) Área posterior 26 (eje medial-lateral) (eje anterior-posterior) Hemisferios cerebrales: Corteza cerebral: o Áreas relevantes: Cisura central (de Rolando), circunvoluciones, cisura lateral (de Silvio), cuerpo calloso, opérculos (corteza cerebral escondida detrás de un surco), lóbulo de la ínsula (información emocional/límbica), lóbulo límbico (ver figura), giro cingulado (circunvolución que rodea el cuerpo calloso). o Características: Tiene las células organizadas en capas horizontales y sus células de proyección típicas son las piramidales. 27 o Divisiones: Allocorteza: Dividida a su vez en paleocorteza (corteza olfatoria) y arquicorteza (corteza del lóbulo límbico). Neocorteza (6 capas): - - - - - - Se organiza en columnas (verticalmente) y en capas (horizontalmente), interaccionando entre ambas. Las capas son (ordenadas desde la más superficial hasta la más profunda): Molecular, granular externa, piramidal externa, granular interna, piramidal interna y polimórfica (la más próxima a la sustancia blanca). La corteza recibe numerosas aferencias (principalmente en las capas I, II y IV → la molecular y las granulares), pero también presenta capas efectoras. Áreas de la neocorteza: Sensorial (parietal, temporal, occipital e ínsula), motora primaria/secundaria (frontal) y de asociación/de integración superior de las áreas motoras y sensoriales (parietal, prefrontal y temporal). La corteza de asociación parietal identifica, reconoce y nombra E visuales que guían el movimiento. Permite atender a E complejos internos y externos. Al final de la cisura lateral se encuentra un área de asociación heteromodal (circunvolución angular y supramarginal). En la mitad superior de la cisura está el área gustativa y vestibular. En el medio del lóbulo temporal se encuentra otra corteza de asociación encargada de la atención y el procesamiento superior (visual y auditivo). Circunvolución angular y supramarginal FFEE 28 Sustancia blanca: o o o Comisuras interhemisféricas: Anterior (interconecta los bulbos olfatorios y regiones inferiores del lóbulo temporal) y cuerpo calloso. Fibras de proyección: Corona radiada (parte más superior) y cápsula interna (parte más inferior, a la altura del diencéfalo y TE). Fibras de asociación cortical: Ver figura. Estructuras subcorticales: o o o o o Cuerpo estriado (caudado, putamen y globo pálido). GB son estos + sust negra. Núcleo de la estría terminal: Entre ambos tálamos (intertalámico). Núcleos septales. Núcleo basal del encéfalo anterior (de Meynert): Neuronas de Ach (dañadas en Alzheimer). Amígdala. 29 30 Relación corteza-estructuras subcorticales y vías eferentes: o o Allocorteza: (Conexiones con el) sistema olfatorio y límbico. *Duda. Neocorteza: Conexiones con los ganglios basales (neoestriado), estableciendo una especie de bucle para el control del movimiento (ver imagen). o Vías de proyección más largas (descienden por la cápsula interna y, al llegar al mesencéfalo, se agrupan en los pedúnculos cerebrales): TE: Núcleos pontinos (fibras corticopontinas, hacia el cerebelo), vía motora originada en la corteza motora (pasa por el N. rojo, FR, tracto cortico-bulbar con sus respectivos núcleos…) y la vía sensorial que parte de la corteza somatosensorial (nervios craneales, delgado/grácil y cuneado). Médula: Tracto corticoespinal (lateral y ventral). 31 32 T. 4: Neurofisiología (bases de la información en el SNC y transmisión sináptica) Comunicación neuronal (posible porque la membrana neuronal es semipermeable): Potencial de membrana: o o o o Presión electrostática (fuerza que atrae partículas de signos opuestos y que repele a las que tienen el mismo signo) vs fuerza de difusión/gradiente de concentración (movimiento de partículas desde la región de mayor concentración a la de menor concentración, movimiento a favor de gradiente). Los elementos químicos presentes en el líquido intracelular (K+ y Aniones-) vs extracelular (Na+ y Cl-). Fuerzas que actúan sobre los distintos elementos químicos: K+ (fuerza de difusión hacia fuera y electrostática hacia dentro), Cl- (fuerza de difusión hacia dentro y electrostática hacia fuera) y Na+ (ambas hacia dentro, el equilibrio sería imposible si no existiese la bomba de Na+ – K+). Bomba de Na+ – K+ (ATPasa Na+/K+): Son bombas electrogénicas (mueve cargas desde un lado de la membrana al otro, cambia la polaridad), empuja 3 iones de Na+ hacia fuera por cada 2 iones de K+ que empuja hacia dentro, gasta el 70% del ATP de la neurona y la membrana es más permeable al K+ que al Na+. 33 o Potencial de membrana en reposo (-70 mV, entre -50 y -80 mV): Se aproxima al ion más estable (en este caso el K+). Potencial de acción (PA): o Cambios muy breves de la polarización neuronal. Aparecen en el segmento inicial del axón (el cono axónico integra todas las aferencias que recibe esa neurona) y después se propagan rápidamente por su axón. La información que una neurona envía a sus objetivos está codificada en patrones de PA. o Causa del PA: Breve aumento de la permeabilidad de la membrana de Na+ seguido de un aumento transitorio de la permeabilidad al K+ que permite a los iones precipitarse al exterior. La permeabilidad está determinada por el número de canales abiertos para cada ion. o Pasos: El umbral se sitúa entre -55 mV y -40 mV, pero varía entre neuronas. La duración del PA es de 0,5 – 2 ms. El regreso al potencial de membrana no es sencillo por la aparición de postpotenciales causados por movimientos iónicos. Si aplicamos pares de E cada vez menos espaciados llegará un momento en el que sólo el primer E será capaz de suscitar un PA (la membrana será refractaria al segundo E). Fase refractaria absoluta (tras el PA, ninguna cantidad de E puede generar otro durante un período breve de tiempo) vs fase refractaria relativa (sólo una estimulación muy fuerte puede generar otro PA). 34 o Conducción del PA (propagación del PA): Se aplica la ley del todo o nada (una vez desencadenado el PA en un axón, éste se propaga sin disminuir hasta el final de la fibra). Los PA mantienen siempre el mismo tamaño. o ¿Cómo se consigue la variabilidad de información (transmitir distintos mensajes y no siempre el mismo) si el PA es todo o nada?: Mediante la ley de frecuencia: Variaciones en la intensidad del E se representan con variaciones de la frecuencia de descarga del axón. Por lo tanto, lo que cuenta es el número de PA que pasa por un punto del axón por unidad de tiempo, no las variaciones en el tamaño del PA. Mediante el fraccionamiento según el rango: Las neuronas tienen distintos umbrales de activación, por lo que un bajo nivel de intensidad puede activar un conjunto de neuronas muy específico, mientras que un alto nivel de intensidad puede activar otro conjunto de neuronas distinto (el conjunto de neuronas que se active indicará la intensidad de cada E). o ¿Qué ocurre si la señal no alcanza el umbral para producir el PA?: Conducción pasiva de corriente eléctrica de modo decreciente a lo largo del axón. o En las zonas mielinizadas no puede entrar Na+, ¿cómo viaja entonces el PA por el área de la membrana axonal recubierta de mielina?: Conducción saltatoria: Los PA parecen saltar a lo largo del axón, siendo regenerados sólo en las zonas no aisladas que tienen forma de anillos (nodos de Ranvier). Esta forma de viaje es más económica para la neurona y también más veloz. Axones grandes: Permiten que la despolarización se propague más deprisa por el interior. Comunicación interneuronal: Sinapsis química: Proceso de comunicación entre neuronas. Se inicia con una descarga química que origina una corriente eléctrica en la membrana presináptica. Una vez que este impulso nervioso alcanza el extremo del axón, la neurona segrega una sustancia (NT) que se deposita en el espacio sináptico (entre esta neurona y su postsináptica). 35 Sinapsis eléctrica: o o o o Clases de sinapsis químicas: o o La membrana postsináptica está más cerca de la presináptica. Ambas tienen canales grandes que permiten el paso de iones de una neurona a otra. Las zonas de contacto se denominan uniones hendidas (gap junctions). La transmisión se parece mucho a la conducción por el axón. A diferencia de las químicas funcionan prácticamente sin demora. En circuitos neurales que median conductas de huida de invertebrados, en el sistema oculomotor de vertebrados y en la corteza de los mamíferos. Limitación: Mayor rigidez, no son tan plásticas como las sinapsis químicas. Según las zonas: Axodendríticas, axosomáticas, dendrodendríticas y axoaxónicas (facilitación/inhibición presináptica). Según la morfología: Sinapsis tipo I (axodendríticas → activan la neurona postsináptica) y tipo II (axosomáticas → inactivan la neurona postsináptica). ¿Cómo provoca un PA que las vesículas sinápticas liberen el NT?: o o o Estas vesículas están ancladas en la membrana presináptica, existiendo canales de Ca+ voltaje-dependientes en la zona de liberación. Cuando la membrana del botón terminal se despolariza estos canales se abren y entra Ca+. Los iones de Ca+ penetran y se ligan a las moléculas proteicas que fijan la membrana de las vesículas sinápticas a la membrana neuronal. Esto hace que se separen los segmentos de los grupos proteicos, formando un poro de fusión (es un poro del tamaño de una gap-junction, que se puede abrir o cerrar como un canal iónico y, por lo tanto, liberar los NT al espacio sináptico). ¿Cómo producen los NT despolarización o hiperpolarización en la membrana postsináptica?: Se unen a receptores postsinápticos que abren canales iónicos (controlados por NT) y permiten el paso de iones específicos. Este hecho modifica el potencial de membrana, generando un potencial postsináptico. ¿Qué determina el carácter excitatorio o inhibitorio del potencial postsináptico (es el tipo específico de canal iónico que abren, no el NT en sí mismo): o o Potencial excitatorio postsináptico (PEP): Despolarización de la membrana postsináptica (la lleva más cerca del umbral para un PA). Potencial inhibitorio postsináptico (PIP): Hiperpolarización de la membrana postsináptica (la aleja del umbral para un PA). En el caso del receptor GABA-A entra cloro (Cl - ). Integración neuronal (la frecuencia con la que un axón descarga depende de la actividad relativa de las sinapsis excitatorias e inhibitorias que recibe dicha neurona; que genere un PA depende de que le llegue una despolarización suficiente, que le permita superar el umbral, al segmento inicial del axón): 36 o o Suma espacial: Suma de los PEP y PIP de distintas ubicaciones físicas en el soma. Suma temporal: Los efectos postsinápticos que no son absolutamente simultáneos también pueden sumarse, pues los potenciales postsinápticos duran unos milisegundos antes de desaparecer. ¿Cómo deja de hacer efecto el NT?: La inactivación del NT hace que la transmisión sináptica finalice. Se puede conseguir mediante 2 mecanismos, que son inactivación enzimática (destrucción, alteración química…) o mediante su recaptación. Imagen complementaria (ampliación): 37 38 T. 5: Métodos en psicología fisiológica Investigación con animales: Lesiones cerebrales (*Duda sobre si es correcto: Se utiliza la cirugía estereotáxica para llegar al área concreta que interese, pasando por el bregma, que es la zona de unión entre el hueso frontal y los parietales): o o o o Corriente eléctrica. Lesiones excitotóxicas (sobreactivarlas hasta que revienten): Se puede utilizar ácido caínico o 6-hidroxidopamina (captada por neuronas de NA y DA, donde actúa como toxina). Lesiones falsas: Grupo de referencia, similar al placebo. Se usaría en los grupos de control. Lesiones reversibles: Se utilizan anestésicos locales (como el muscimol) o criodo (enfriamiento/congelación). Métodos histológicos: o Fijación y obtención de secciones: Se utiliza un fijador para detener la autolisis (formalina), se realiza la perfusión (reemplazar la sangre por otro fluido, como una solución salina) y se secciona el tejido en delgadas láminas (se utiliza el microtomo, que además de cortar el tejido en láminas, también lo congela). o Tinción: Tinciones para identificar sustancias específicas: - - Marcado de axones eferentes (salen de la zona a estudiar): Se utiliza un método de marcado anterógrado (marca axones y botones terminales de neuronas cuyos somas están en una región determinada). Se utiliza el PHL-A o métodos inmunocitoquímicos (anticuerpos radioactivos). Marcado de axones aferentes (aferencias que recibe la zona): Se utiliza un método de marcado retrógrado (marca somas celulares a los que pertenecen los botones terminales que establecen sinapsis con las células de una determinada región). Se utiliza el oro fluorado o virus de la seudorrabia. Tinción de somas celulares: Se puede utilizar azul de metileno y violeta de cresilo. Estudio del cerebro humano in vivo: Neuroimagen estructural (método para localizar lesiones): 39 o Tomografía axial computarizada (TAC): o RM: o Mueve una fuente de rayos X siguiendo un arco alrededor de la cabeza. Los detectores se sitúan en el lado opuesto (miden la cantidad de radiación absorbida, que es proporcional a la densidad del tejido que atraviesa). Esto permite generar por ordenador un mapa basado en la densidad. Es una imagen estática (explora la estructura cerebral, no su función). Resolución mediana (útil para visualizar hemorragias, apoplejías, tumores o atrofia cortical). Estimulación del organismo a la acción de un campo electromagnético con un potente imán que atrae los protones que están contenidos en los átomos de los tejidos, que se alinearán con el campo magnético. Cuando se interrumpe el pulso, los protones vuelven a su posición original, liberando energía y emitiendo señales de radio que son captadas por un receptor y analizadas por un ordenador que las transformará en imágenes (cada tejido produce una señal diferente). Mayor resolución que el TAC (revela cambios sutiles como la desmielinización local en ELA). Las imágenes se realizan mediante cortes en 3 planos (axial, coronal y sagital), sin necesidad de que el paciente cambie su posición. Atraviesan los huesos, por eso se ven muy bien los tejidos blandos. Imágenes tensoriales de difusión (ITD): Emplea una RM modificada para poner de manifiesto axones mielínicos en el cerebro humano in vivo. Estas imágenes se benefician de que el movimiento del agua en los fascículos de la sustancia blanca tiende a realizarse paralela a la de los axones que constituyen dichos fascículos. Utiliza la información relativa al movimiento de las moléculas de agua para determinar la localización y orientación de los fascículos de axones de la sustancia blanca. Neuroimagen funcional (método funcional o metabólico): o Tomografía por Emisión de Positrones (TEP, PET en inglés): Busca imágenes de la actividad del cerebro más que de su estructura. Para ello se inyectan sustancias radioactivas efímeras y un anillo de detectores mapea su destino al captar la radiación que emiten. Técnica más habitual: Forma radioactiva de glucosa, debido a que es el combustible de regiones cerebrales activas. La imagen ofrece una foto de la actividad cerebral al instante. La confección de mapas metabólicos ha ayudado a comprender el control neural de ciertas actividades (motora, verbal, atencional…). La TEP también se utiliza para detectar regiones metabólicamente anómalas. 40 o RMf: o SPECT (Tomografía Computerizada por Emisión de Fotón Simple/único): Utiliza la misma técnica que la RM, pero empleando gradientes de campo magnético de oscilación rápida y gran intensidad para detectar cambios pequeños en el metabolismo cerebral, especialmente en el consumo de oxígeno. Ofrecen una imagen en 3D que refleja la actividad de diferentes partes del cerebro, con mayor resolución temporal y espacial. Utiliza rayos gamma. Procedimiento similar a la TEP, pero en este caso es el isótopo el que produce directamente el rayo gamma (es más barato porque pueden usarse isótopos más fáciles de obtener y de vida media más larga). Obtiene imágenes en 2D que pueden combinarse para obtenerlas en 3D (pudiendo después manipularse informáticamente para obtener secciones dimensionales del cuerpo en cualquier orientación. Registros de la actividad neural: o Registro con microelectrodos: Utilización de un electrodo muy fino para registrar la actividad de neuronas individuales. Se implantan en el cerebro del animal con cirugía estereotáxica. o Registro con macroelectrodos (utilización de un electrodo de mayor tamaño que puede insertarse en el encéfalo o pegarse al cuero cabelludo para registrar la actividad eléctrica de una gran cantidad de neuronas en una región específica del encéfalo): o El EEG consiste en el registro de la actividad eléctrica obtenido mediante macroelectrodos situados en varios lugares del cuero cabelludo (piel que reviste el cráneo y que posee cabello). Registra impulsos eléctricos producidos por la actividad cerebral, generados en forma de ondas beta (concentrado), alfa (despierto y relajado), delta (dormido) y theta (meditación y pensamiento creativo), siguiendo sus variaciones con el transcurso del tiempo. Permiten diferenciar distintas clases de sueño, diferenciar entre distintos T. convulsivos o predecir efectos funcionales de lesiones cerebrales (ofrece muy buena resolución temporal). Magnetoencefalografía (MEG): Detecta grupos de neuronas activadas sincrónicamente gracias al campo magnético inducido por su actividad eléctrica. Utiliza elementos superconductores de interferencia cuántica (SQUID) para medir los campos magnéticos (neuromagnetómetros). 41 Se pueden utilizar para localizar el foco de una epilepsia, para cuantificar la actividad cerebral regional asociada a la percepción de diversos E o a la ejecución de conductas o tareas cognitivas. Frente a la RMf, presenta mayor resolución temporal, pero peor espacial. Estimulación de la actividad neuronal: o o o o Eléctrica: Pasar una corriente a través de un cable insertado en el encéfalo. Química: Inyectar en el cerebro una pequeña cantidad de aminoácido excitador. Tiene efectos más circunscritos que la eléctrica (sólo afecta a los somas). Métodos optogenéticos: Uso de un virus genéticamente modificado para insertar canales iónicos sensibles a la luz en la membrana de determinadas neuronas encefálicas. Cuando se aplica una luz con la longitud de onda adecuada puede despolarizar o hiperpolarizar a las neuronas (se consigue taladrando un pequeño orificio en el cráneo y adhiriendo sobre él diodos emisores de luz). Estimulación Magnética Transcraneal (EMT): Estimulación de la corteza cerebral mediante campos magnéticos, utilizando una bobina electromagnética situada en una zona próxima del cráneo. Los efectos son muy parecidos a la estimulación directa del encéfalo. Se ha utilizado para tratar síntomas de T. neurológicos y mentales. La estimulación de áreas sensoriales genera percepciones. Modelos sobre la organización funcional de la corteza (sobre la función cortical): Luria (*Duda): o Modelo jerárquico de la función cortical: Propone que el cerebro procesa la información de forma seriada (jerárquica) y se basa en que nuestras precepciones del mundo son unificadas y coherentes. Luria utiliza la organización anatómica entonces conocida sobre la corteza para crear una explicación sencilla de los síntomas que él observaba. o Críticas: La información no se procesa estrictamente seriada (corteza motoraTE-medula-músculo-movimiento), existen conexiones recíprocas reentrantes (no está tan jerarquizado). Zeki observó que una zona de la corteza tiene conexiones con muchas áreas corticales (de lo que se desprende que cada área cortical está llevando a cabo más de una operación). El movimiento no es el resultado de 1 + 1 + 1 + 1 (suma de pasos), sino de la interacción entre miles de conexiones corticales. Hay áreas corticales que envían información a las subcorticales (violan la jerarquía de Luria). 42 Luria asumió que la percepción es un fenómeno unitario, pero parece que no lo es. Esto explica el problema de la integración. Proyecto Conectoma Humano (PCH): o o Postula que las áreas cerebrales no son procesadores independientes de información específica (Luria), sino áreas que actúan en conjunto, formando redes nerviosas a gran escala que subyacen a operaciones cognitivas complejas. El PCH pretende graficar la conectividad del cerebro humano utilizando neuroimágenes no invasivas de 1200 adultos sanos. Se basa en la observación de que un cerebro vivo siempre está en activo. Propiedades singulares del cerebro humano (es relativamente más grande que en otras especies y tiene 3 características especiales): Mayor densidad de neuronas corticales que en otros mamíferos y capacidad de procesamiento relativamente alta. Sobre todo en humanos, aunque también en simios grandes y quizás en otros animales (como macacos, cetáceos y elefantes) existen neuronas de von Economo (neuronas bipolares grandes ubicadas en la CPFDL, ínsula y CCA). No se desarrollan hasta los 4 años y se relacionan con el autismo y la teoría de la mente (entender que el otro tiene mente y ponerse en su lugar). Expansión desproporcionada de áreas de asociación frontal, temporal y parietal (áreas muy influidas por la experiencia postnatal). Por lo tanto, los humanos presentarían una capacidad de aprendizaje y una flexibilidad cortical mucho mayor que en otros animales. 43 44 T. 6: Neurotransmisores y hormonas Neurotransmisores (NT): Características necesarias para serlo: Que esté presente en un terminal nervioso, sea sintetizado por la neurona, sea liberado por la despolarización de la membrana, que imite en condiciones experimentales los efectos de sustancias liberadas naturalmente sobre las membranas postsinápticas y que su acción sobre la neurona postsináptica pueda evitarse mediante sustancias inhibidoras/antagonistas. Los neuromoduladores tienen un efecto más lento. Actúan presinápticamente (modificando la síntesis y la liberación de los NT) y postsinápticamente (modificando la unión del ligando a su receptor o actuando en receptores propios de manera similar a los NT). Tipos de NT: o Aminas: o o o o Cuaternarias. Acetilcolina (Ach). Monoaminas/aminas biógenas: Catecolaminas (NA, adrenalina y DA) e indolaminas (5-HT y melatonina). Aminoácidos: GABA, glicina e histamina. Neuropéptidos: Péptidos opioides (encefalinas, endorfinas y dinorfinas). Hormonas peptídicas: Oxitocina, sustancia P (involucrada en la percepción del dolor), colecistocinina (CCK), vasopresina… Gases: Óxido nítrico/monóxido de nitrógeno (NO), monóxido de carbono (CO2)… Hormonas: Sustancias químicas secretadas por un grupo de células y transportadas por el torrente sanguíneo a otras partes del cuerpo. Muchas son producidas por las glándulas endocrinas (pineal, hipófisis, gónadas, páncreas, tiroides, suprarrenales…). Clases de hormonas: o Según su solubilidad: Hidrosolubles - No traspasan la membrana lipídica, actúan a través de un receptor y requieren la actuación de segundos mensajeros. Son las hormonas proteínicas/peptídicas y las hormonas amínicas adrenales (las de la médula suprarrenal). 45 Liposolubles: - - o Según su composición: Proteínicas/peptídicas: Hormona adrenocorticótropa (ACTH), hormonas gonadales (FSH y LH), prolactina, insulina, glucagón, oxitocina, vasopresina, hormona liberadora de corticotropina (CRH), de gonadotropina (GnRH), hormonas que regulan el calcio (paratiroidea y calcitonina) y hormonas gastrointestinales. Amínicas: - Adrenales (de la médula suprarrenal): Epinefrina, NE y melatonina (*Dudo sobre si es correcto). Tiroideas. Esteroideas: - Pueden traspasar la membrana neuronal y llegar directamente al ADN: Cuando llegan a los tejidos diana se disocian de la proteína transportadora y atraviesan la membrana. En el interior se unen a proteínas receptoras específicas. En el núcleo de la célula, el complejo hormona-receptor se une a secuencias de ADN muy concretas (a los elementos de R hormonal) para sintetizar proteínas. Son las hormonas amínicas tiroideas y las hormonas esteroideas (gonadales y adrenales/de la corteza suprarrenal). Gonadales: Estrógenos, progestinas y andrógenos. Adrenales (de la corteza suprarrenal): Glucocorticoides (cortisol) y mineralocorticoides (aldosterona → eleva la PA al reabsorber NA+ y agua, también librera K+ en los riñones). Principales glándulas endocrinas y funciones reguladas por las hormonas que secretan: Pineal Hipófisis anterior Hipófisis posterior Tiroides Corteza suprarrenal Médula suprarrenal Páncreas (islotes de Langerhans) Gónadas (testículos y ovarios) Maduración reproductora. Ritmos corporales Secreción hormonal de la tiroides, de la corteza suprarrenal y de las gónadas. Crecimiento Equilibrio hídrico. Equilibrio de la sal Crecimiento y desarrollo. Tasa metabólica Metabolismo de la sal y de los hidratos de carbono. Reacciones inflamatorias Arousal emocional Metabolismo del azúcar Desarrollo del cuerpo. Mantenimiento de los órganos reproductores en los adultos 46 A través del eje hipotálamo-hipofisario Hormonas hipofisarias (el hipotálamo controla el sistema neuroendocrino mediante el envío de factores liberadores de las hormonas hipofisarias, concretamente desde el núcleo supraóptico y paraventricular del hipotálamo en el caso de la neurohipófisis): o Hormonas tróficas/trópicas: Elicitan la liberación de otras hormonas Hormonas liberadas por la adenohipofisis (hipófisis anterior): Tirotropina: Se dirige a la tiroides para que libere sus hormonas. ACTH (corticotropina): Se dirige a la corteza suprarrenal, lo que provocará la secreción de cortisol y aldosterona. Hormonas gonadotropas (FSH y LH): Se dirigen a las gónadas (testículos y ovarios), provocando la liberación de estrógenos y andrógenos. GH (somatotropina): Al hígado y a los huesos. Prolactina: A las glándulas mamarias. o Hormonas liberadas por la hipófisis intermedia (parte existente durante la infancia, posteriormente pasa a formar parte de la adenohipófisis): Hormona liberadora de MSH. o Hormonas liberadas por la hipófisis posterior (neurohipófisis): Vasopresina (hormona antidiurética, ADH o AVP): Actúa sobre riñones y vasos sanguíneos. Oxitocina: Actúa en el útero y en glándulas mamarias. En el diencéfalo destacan 2 grandes glándulas: La pituitaria (hipófisis) y la pineal (epífisis) 47 Hormonas liberadas por la acción de las hormonas adenohipofisarias (ver página anterior): o Hormonas tiroideas: Estimulan el metabolismo (activación de genes) y regulan el crecimiento celular y la diferenciación de tejidos. Déficit de estas hormonas provoca cretinismo (retraso mental). Son la triyodotironina (T3) y la tetrayodotironina/tiroxina (T4). o Hormonas corticosuprarrenales y adrenocorticales: o Aldosterona (mineralocorticoide): Regula la concentración de iones (Na+) Cortisol (glucocorticoide): Depende de la secreción de ACTH. Regula los procesos metabólicos, aumenta en situaciones de estrés y suprime la R del sistema inmunitario. Hormonas gonadales: Masculinas (testículos): - - Los espermatozoides se producen en los tubos seminíferos (son cavidades en el interior de los testículos). Durante su formación, las células de Sertoli (donde actúa la hormona FSH) les proporcionan soporte y alimento. Alrededor se encuentran células intersticiales (donde actúa la hormona FH), conocidas como células de Leydig, que están presentes en los testículos y son las principales productoras de hormonas masculinas (andrógenos→ testosterona, dihidrotestosterona y estradiol). Femeninas (ovarios): - Liberan grandes cantidades de andrógenos (porque son los precursores de los estrógenos → estradiol) y progesterona. - Ciclo menstrual (dura 28 días → se considera que el primero es la menstruación, caracterizada por el nivel hormonal mínimo): Fase folicular (primeros 14 días, ovulación): Flujo menstrual (el nivel de estrógenos y progesterona en el ovario es escaso), las hormonas hipofisarias (LH y FSH) desarrollan el folículo (cápsula que envuelve y cuida al ovocito), maduración del ovocito y creciente producción de estrógenos (regenera el endometrio y dispara la secreción de LH). El día 14 es el más probable para que se produzca el embarazo. Ese mayor nivel da lugar a la fase lútea 48 Fase lútea: Transformación del folículo en cuerpo lúteo (permanece algún tiempo en la superficie del ovario, donde libera gran cantidad de progesterona, para preparar el endometrio donde se implantará el óvulo, y donde mantendrá los niveles de estrógenos). Este aumento hormonal ejerce una retroalimentación negativa que inhibe la producción de la GnHR (que reduce los niveles de FSH y LH). Si no hay fecundación, los bajos niveles hormonales producen la degeneración del cuerpo lúteo, por lo que descienden los niveles de estrógenos y progesterona, provocando que se desprenda el endometrio y se inicie de nuevo el ciclo. Hormonas NO liberadas por la acción de hormonas trópicas (NO están liberadas por la acción del hipotálamo ni de la hipófisis): o Hormonas de la médula adrenal (cerca de los riñones vs suprarrenal/encima de los riñones): Adrenalina, NA, encefalinas y sistema simpático-adrenal. o Hormonas pancreáticas: Células exocrinas: Enzimas digestivas. Células endocrinas (islotes de Langerhans): Insulina, glucagón y somatostatina (hormona inhibidora de la GH). o Hormonas reguladoras del calcio (secretadas por la glándula tiroides): Hormona paratiroidea (PTH) y calcitonina (CT). o Hormonas de la glándula pineal: Melatonina (encargada de los ritmos biológicos, circadianos y del inicio del sueño). Tipos de comunicación química: Sináptica. 49 Autocrina: La sustancia actúa en la propia célula liberadora (por ejemplo, autorreceptor). Paracrina: La señal química se propaga a células diana cercanas. Endocrina: La señal química es una hormona que se libera al torrente sanguíneo. Mediante feromonas: Hormonas liberadas fuera del cuerpo para afectar a individuos de la misma especie. Mediante alomonas: Afectan a individuos de otra especie. 50 T. 7: La visión Introducción a los sistemas sensoriales: Ley de las energías nerviosas específicas (Muller, S. XIX): Las vías nerviosas estimuladas por cada modalidad estimular específica transportaban una energía nerviosa también específica. Ley de líneas marcadas (actualidad): Las vías sensoriales siguen un trayecto predeterminado y genéticamente programado, desde los receptores a las áreas de proyección. Tipos de receptores sensoriales (transforman la información a señales eléctricas): 51 o o Otros conceptos relevantes: o o o Neuronales: Olfatorios, cutáneos y los propio e interoceptivos. Lo previo al PA se denomina potencial generador. Receptores especializados (son células especializadas, no neuronas): Vista, oído, equilibrio y gusto. Lo previo al PA se denomina potencial de receptor (consiste en un cambio en el potencial de la membrana que, al llegar al axón se convertirá en un potencial generador y, si tiene la suficiente fuerza, provocará un PA). Transducción: Transformación de la energía lumínica, mecánica o química en impulsos bioeléctricos (nerviosos). Receptor fásico: Responden a un E durante un breve de tiempo aunque el E sea prolongado (más que a un nivel de intensidad en concreto, responde a los cambios en el nivel de intensidad). Receptor tónico: Responden siempre al E. Puede haber alguna reducción del nivel de respuesta al E, pero nunca llega a desaparecer completamente hasta que sí lo hace el E que la provoca. Codificación: o De la intensidad: o Según el código de frecuencia: Umbral de respuesta (cada neurona empieza a responder cuando la estimulación tiene la intensidad adecuada). Fraccionamiento según el rango o código poblacional: No solo se tiene en cuenta la frecuencia, sino también el número de neuronas que disparan sus potenciales y su umbral de disparo. A medida que aumentamos la intensidad de estimulación, vamos haciendo que las neuronas con un umbral de disparo más alto empiecen a producir PA. De la duración: Adaptación sensorial: Disminución de la sensación aunque el E tenga la misma intensidad (debido a la fisiología de los receptores sensoriales). Habituación: Tipo de aprendizaje no asociativo (depende de cambios en las sinapsis del SNC). Anatomía del ojo: Cristalino: Invierte la imagen. 52 Movimientos oculares: De vergencia (movimiento conjugado de ambos ojos, que se mueven de forma sincronizada en direcciones opuestas): De cooperación (pueden ser de divergencia o de convergencia). Sacádicos (movimientos bruscos y rápidos): Para explorar la escena visual. De persecución: Para mantener proyectada en la fóvea la imagen de un objeto en movimiento. De acomodación: Permiten enfocar las imágenes. Espectro visible: Entre final de la luz ultravioleta (400 nm) y comienzo de la infrarroja (750 nm). Fotorreceptores: Conos Predominan en la zona central de la retina (fóvea), aunque también hay en la periferia Sensibles a niveles de luz moderados/altos Aporta información sobre la longitud de onda (el color) Agudeza visual 6 millones Bastones Predominan en la periferia de la retina (no hay en la fóvea) Sensibles a niveles bajos de luz Aporta información monocromática Agudeza visual media o baja 120 millones (20 veces más) Efecto Purkinje (se relaciona con el período de adaptación que experimentamos cuando pasamos de un lugar muy oscuro a uno muy iluminado y viceversa): En función de los niveles de iluminación, utilizamos los conos o los bastones para ver. Cuando los niveles de iluminación son elevados es posible distinguir colores y utilizamos los conos. La curva de sensibilidad que se obtiene en estas circunstancias se conoce como curva fotópica. Cuando los niveles de estimulación son escasos, no podemos distinguir los colores, pero gracias a los bastones podemos tener alguna sensación lumínica. La curva de sensibilidad para estas situaciones es la curva escotópica (tiene un máximo de sensibilidad para señales luminosas con longitudes de onda de 507 nm). Por lo tanto, aunque no haya visión de color (no trabajan los conos) el ojo se hace muy sensible a la energía en el extremo azul del espectro y es casi ciego al rojo. Es decir, durante el efecto Purkinje, ante 2 haces de luz de igual intensidad, uno azul y otro rojo, el azul de verá mucho más brillante que el rojo. 53 *Mi explicación: Por este motivo se utiliza la luz roja en los submarinos. Los tripulantes usan constantemente el sistema escotópico (el de la oscuridad, son muy sensibles al color azul, pero apenas al rojo). Se emplea luz roja porque una azul los cegaría (están supersensibilizados a longitudes de ondas largas, mientras que las longitudes de onda cortas, como la roja, no les afectan tanto). Capa coroides Circuito retiniano: En la visión ocurre un proceso opuesto al habitual. Ante la oscuridad, el fotorreceptor se encuentra despolarizado (disparando PA), con luz hiperpolarizado. Cuando el fotorreceptor dispara (en oscuridad), libera glutamato, inhibiendo las células bipolares. La luz activa la célula bipolar (deja de ser inhibida por el glutamato) provocando la liberación de más NT y la excitación de células ganglionares, generando el PA. Fotorreceptores: Segmento interno: Contiene el núcleo. En este segmento tienen lugar operaciones metabólicas (síntesis de fotopigmentos o ATP). Segmento externo: Presenta los pigmentos visuales organizados en discos. El pigmento fotosensible es el responsable de la transducción de la información visual en impulsos eléctricos. Está formado por una opsina (proteína) y el retineno/retinal (derivado de la vitamina A). La opsina inicia la transducción al unirse a una proteína G. El retineno absorbe energía y se excita ante diferentes longitudes de onda. Gracias a ambos, podemos discriminar la luz. 54 Codificación de la información visual en la retina: De la luz/oscuridad: o o o Células ON: Excitadas cuando proyecta luz en el centro e inhibidas cuando lo hace en la periferia. Células OFF: Excitadas cuando proyecta luz en la periferia e inhibidas cuando lo hace en el centro. Células ON/OFF (detectan cambios en la luminosidad): Se excitan brevemente cuando se inicia o se interrumpe la iluminación. Del color: o o Teoría (tri)cromática (Young y Helmholtz): Existirían 3 tipos de receptores, cada uno sensible a una única tonalidad de color (azul, verde y rojo). Teoría del proceso oponente (Hering): Las tonalidades pueden ser representadas como colores oponentes *Se ha visto que cada teoría es válida para un nivel concreto de la vía visual. La teoría tricromática funciona con los fotorreceptores. La del proceso oponente con las células ganglionares. 55 roj/ver rojo verd am/az roj/ver am/az ama roj/ver am/az *Duda: El amarillo anula el roj/ver porque ambos tienen la misma cantidad de amarillo roj/ver azul am/az *Un apoyo a la teoría de los procesos oponentes es la existencia de postimágenes negativas (imagen que se ve después de que una parte de la retina esté expuesta a un E visual intenso). Se ven los colores complementarios de aquellos que estaban en los E físicos por efecto rebote de células ganglionares excitadas o inhibidas durante un largo período de tiempo. Quiasma óptico: Ver figura de la página siguiente. Núcleo geniculado lateral de tálamo: Propiedades de las vías (ya presentes desde antes del quiasma óptico, es decir, se originan en las células ganglionares y llegan hasta la corteza visual): Ver tabla de la página siguiente. 56 Refleja el campo visual contralateral de ambos ojos Propiedades/vías Color Sensibilidad al contraste Resolución espacial Resolución temporal ¿Qué procesan? Propiedades de las vías Magnocelular Parvocelular No Sí Alta Baja Baja Alta Rápida Lenta Movimiento, forma, Detalles finos y profundidad y brillo color Coniocelular Sí (el azul) Baja Alta Lenta Color azul Corteza estriada (córtex visual o V1): Anatomía, constitución, composición y organización (modular → está formada por 6 capas dispuestas en paralelo a la superficie de la corteza): o o Vías M y P entran en la capa 4 y de ahí se reenvía a capas superiores. La vía coniocelular entra en la capa 3. 57 color C o nP y M . d e l a s v í a s p a r v o y Orientación m y movimiento: a g o Células simples: Responden a una barra n con orientación concreta. El campo o receptor se organiza de forma oponente. c o Células complejas: Responden a la e orientación (no presenta zona l u inhibitoria). También informa de l movimiento, pues responde a especialmente cuando la barra se mueve. r o Capa 4: Entrada de las vías parvo y magnocelular Células hipercomplejas: Responde a una barra con una orientación concreta que finaliza en un punto determinado dentro de su campo receptor (parecida a la figura A). Lo que señala es el límite de lo visualizado. Frecuencia espacial (ancho relativo de las bandas de un enrejado sinusoidal medido en número de ciclos/barras por grado de ángulo visual/distancia): o Las neuronas de la corteza visual responden a enrejados sinusoidales (franjas longitudinales paralelas con una variación continua del brillo según una función senoidal a lo largo de una línea perpendicular a su longitud). 58 o La información visual más importante es la contenida en las frecuencias espaciales bajas (cada 2 cm una barra, que podría detectar un cambio vs cada 20 cm). Cuanto más finas sean las líneas, mayor información. 59 Textura: Neuronas de la corteza estriada que responden ante determinada frecuencia y orientación. *Duda (¿Qué tienen que ver la frecuencia y la orientación? Además, ya se menciona en los 2 apartados anteriores). Profundidad: La visión binocular proporciona una percepción vívida de la profundidad a través de la visión estereoscópica. En la corteza visual estriada existen neuronas que responden a la disparidad retiniana (ligera diferencia entre los 2 puntos de vista que proporcionan ambos ojos). Color (ver página 58): La información procedente de las células ganglionares sensibles al color se transmite a través de las capas parvo y coniocelular a células específicas de la corteza estriada, que se agrupan en los blobs de citocromo oxidasa (CO), siendo sensibles al color y a las frecuencias espaciales bajas. Corteza extraestriada/corteza visual de asociación (regiones V2, V3, V4, V5 y V8): Recibe fibras de la corteza estriada y de los colículos superiores. En la región V2 las vías visuales divergen: o Corriente/vía dorsal (banda gruesa de V2): Parietal posterior (V3 y V5). Vía del dónde (informa sobre el movimiento, la profundidad y la localización espacial). V5 (encargada fundamentalmente de la percepción del movimiento): - - Área témporo medial (TM) y TM superior encargada del análisis del flujo del movimiento. El movimiento biológico consiste en la interpretación visual del movimiento, que se consigue por el conjunto de fotogramas de puntos de luz que se producen de forma secuenciada. Su lesión provoca acinetopsia (incapacidad de percibir el movimiento). Lóbulo parietal (percepción espacial y somatosensorial; recibe información visual, auditiva, somatosensorial y vestibular; la región clave es el surco intraparietal, al final de la vía dorsal; se encarga del control de los movimientos oculares, de la atención visual, de la profundidad y de la coordinación mano-ojo): - - Lateral: Atención visual y control de movimientos sacádicos de los ojos (rastreo). Ventral: Control de la atención visual a determinados emplazamientos, control de los movimientos oculares y control visual al señalar (centrar la visión). Anterior: Control visual de los movimientos de las manos (asimiento/agarrar, manipular). 60 - Síndrome de Balint (lesiones bilaterales parieto-occipitales): - Ataxias (en general): Falta de control muscular o de coordinación de los movimientos voluntarios (por ejemplo, caminar o levantar objetos) o Medial: Control visual del alcance de los objetos. Caudal: Percepción de la profundidad basada en la esteropsia (formar una imagen en 3D a partir de la información ligeramente distinta de cada ojo). - - Ataxia óptica (lesión intraparietal lateral y ventral): Incapacidad/incoordinación de movimientos guiados ocularmente para alcanzar objetos. *Duda (ver apraxia). Apraxia ocular (lesión anterior y medial): Problemas en el control de movimientos de los ojos (vagan sin poder fijar la visión). *Dudo si su lesión y la de la ataxia se intercambiaron. Simultagnosia (lesión caudal): Incapacidad para ver en profundidad (solo pueden percibir un único objeto a la vez). Corriente/vía ventral (banda pálida y fina de V2): Temporal inferior (V4 y V8). Vía del qué (se encarga e informa sobre el color y la forma). V4: Región que presenta neuronas que responden a varios colores. Está implicada en el análisis de la forma y del color (concretamente su constancia → percibir que una rosa es roja y sigue siéndolo a pesar de que cambien las condiciones que la iluminan o darse cuenta de que, si ilumino con luz roja una pared blanca, sigue siendo blanca a pesar de percibirla roja). TEO (en humanos V8): Región de la corteza temporal inferior implicada en la visión del color. Si se daña aparece acromatopsia (ver el mundo en blanco y negro). La corteza temporal inferior combina el análisis de forma y color (los integra), por lo que, si se daña, aparecen las agnosias (fallos en el reconocimiento) visuales. - - - Agnosia visual asociativa: Incapacidad para identificar objetivos percibidos visualmente. No sabe lo que son, pero sí pueden copiarlos y emparejarlos con otros similares o iguales (percepción conservada). Agnosia visual aperceptiva: Alteración en el reconocimiento visual de objetos. No pueden dibujarlos ni copiarlos. No obstante, su agudeza visual es normal (pueden leer) y su reconocimiento de objetos por tacto está conservado. Prosopagnosia: Incapacidad para reconocer rostros (de ello se encarga el AFF, corteza extraestriada del lóbulo occipital). Se creía que el HD era más importante, aunque en la actualidad la asociamos con lesiones bilaterales de áreas de asociación visual (parieto-témporo-occipitales). Se han descrito casos de prosopagnosia congénita (el sujeto no desarrolla nunca la capacidad de reconocer rostros vs las adquiridas). 61 - Agnosia visuoespacial (desorientación topográfica): Incapacidad para encontrar un camino en entornos familiares (el propio barrio donde vivimos). Suele asociarse a otros déficits visuales (defectos en el reconocimiento de rostros). Se debe a una lesión occipitotemporal derecha y puede ser un síntoma de demencias. El reconocimiento de la forma (de patrones visuales e identificación de objetos) tiene lugar en la corteza temporal inferior: - - COL (Complejo Occipital Lateral): Percepción de objetos distintos al cuerpo y al rostro. AFF (Área Facial Fusiforme): Percepción de rostros. En la actualidad se denomina Área Facial Flexible porque no se encarga de percibir concretamente rostros, sino de percibir objetos en los que somos expertos (los rostros son uno de otros tantos). ACE (Área Corporal Extraestriada): Percepción de partes del cuerpo. ALP (Área de Lugar Parahipocámpica): Percepción de lugares y escenarios determinados. Trastornos provocados por diferentes tipos de lesiones en las vías visuales: De los 2 campos temporales Pérdida del campo visual contralateral A veces el T. visual pasa desapercibido porque la corteza realiza el respeto macular (genera lo que tiene que haber en la mácula dañada, que es la zona central o fóvea de la retina) 62 Cuadrantopsia: Lesiones en la corteza visual (del final de la vía visual) que producen la pérdida completa de la cuarta parte del campo visual. Escotomas: Lesiones pequeñas del lóbulo occipital que producen pequeñas zonas ciegas en el campo visual. Muchas veces los sujetos no los perciben debido al nistagmo y al relleno espontáneo que realiza el sistema visual (como con el punto ciego que todos tenemos). Conducta espacial y deteriores espaciales (lesiones en áreas de asociación): Discapacidad Desorientación egocéntrica Desorientación del rumbo Agnosia de las marcas topográficas Desorientación anterógrada Déficit de mapas espaciales o de memoria Lesión Descripción Incapacidad de representar la localización de objetos Parietal con respecto a sí mismo (problemas para ubicar posterior objetos, para utilizar la izquierda, la derecha…) Incapacidad para representar la dirección de la Cingular orientación con respecto del entorno. No tienen posterior sentido de la dirección (son incapaces de orientarse en un entorno, en un mapa…) Giro lingual Incapacidad para representar el aspecto de marcas *Duda sobre topográficas sobresalientes (no puede usar dónde está edificios/marcas para guiarse) Giro Incapaz de aprender nuevas representaciones de parahipocampal información del entorno Hipocampo Amnesia anterógrada y retrógrada, especialmente para los detalles espaciales ricos 63 Tipos de daltonismo: Asociados al gen X (si los hombres tienen su gen X afectado ya son daltónicos, las mujeres necesitan heredar sus 2 genes X alterados para serlo, por eso hay muchas menos daltónicas que daltónicos). Ordenados: Carencia de sensibilidad al rojo, al verde y al azul Formado por los axones de las células ganglionares Centro rojo, periferia verde Distintas vías (la Con. es la azul) Centro amarillo, periferia azul magno vías Dos vías, la del tálamo (va a la corteza visual) y la de los colículos superiores (no pasa por el tálamo, lleva información sobre el movimiento) parvocelular ventral a las otras 2 Blobs de CO No puede ver, excepto el movimiento (porque va por una vía independiente) Recibe información de V1 y de los colículos superiores (movimiento) Corteza temporal inferior Incapacidad para percibir movimiento 64 T. 8: La audición, el sistema vestibular y los sentidos químicos (gusto y olfato) La audición: Características del E auditivo: o o o Tono: Frecuencia del sonido (Hz → cantidad de veces que el aire vibra por segundo ante un sonido). Indica si un E es grave o agudo. La frecuencia audible humana va entre 20 y 20 000 Hz (el piano está entre 30 y 4 000 Hz aproximadamente). Volumen: Intensidad del sonido (dB). Indica si un E es alto (intenso) o bajo. El umbral para la audición son 0 dB y el umbral del dolor son 140 dB. Timbre: Se refiere a la complejidad del sonido. Si un piano y un violín tocan el mismo tono al mismo volumen, podemos distinguirlos por su timbre. Indica si un E es simple o complejo. Oído: Convierte las ondas sonoras en vibraciones que estimulan las células nerviosas. Para ello, tiene 3 partes interconectadas (oído externo, medio e interno). Cada parte tiene funciones específicas dentro de la secuencia de procesamiento del sonido. Oído externo Oído medio Oído interno 65 Ventana redonda: Movimiento opuesto al de la ventana oval células ciliares internas externas (al moverse se abren o cierran ciertos canales) 66 en reposo Vía auditiva: o o o ante la vibración Cóclea (caracol): A través del nervio auditivo (nervio VIII o vestibulococlear), la información entra por la zona limítrofe entre puente-bulbo (TE) y alcanza el núcleo coclear del bulbo (TE). Desde ahí, la información llega a la oliva superior (procesa los efectos biaurales, es decir, los de ambos oídos, por lo que permite discriminar de donde viene un sonido y situar así los E espacialmente). A través del lemnisco lateral (ver página 18), la información llega a los colículos inferiores (mesencéfalo) y continúa por el núcleo geniculado medial (NGM) del tálamo hasta llegar a la corteza auditiva (lóbulo temporal). Representación tonotópica (presente en la corteza auditiva y en todos los núcleos de relevo auditivos): Organización topográficamente de las distintas frecuencias sonoras que están representadas en una región concreta del encéfalo. 67 Percepción del tono: o Frecuencias medias y altas (200 – 20 000 Hz): El tono se codifica espacialmente. En el ápice están las bajas frecuencias (cercanas a los 200 Hz) y en la base se encuentran las frecuencias más altas (20 000 Hz). o Frecuencias bajas (inferiores a 200 Hz): El tono se codifica temporalmente (según el número de PA de las neuronas). Localización espacial del E (diferentes formas para determinarla): o o Tiempo de llegada: Las neuronas del sistema auditivo responden selectivamente en la oliva superior medial a los diferentes tiempos de llegada de las ondas sonoras al oído izquierdo y derecho. Por eso, aunque cerremos los ojos, somos capaces de saber dónde se encuentra la fuente del sonido. Diferencias de intensidad (altas frecuencias): Las neuronas que detectan diferencias binaurales de intensidad están situadas en la oliva superior lateral (por ejemplo, en un oído la frecuencia puede ser de 300 Hz y en otro de 310 Hz, lo que hace al cerebro producir un sonido tridimensional o ilusorio de 10 Hz). 68 o Timbre: Diferencias delante-detrás. El patrón de reflexión (los pliegues) en el pabellón auditivo podría alterar el timbre del sonido (de hecho, el pabellón auditivo capta de forma distinta las ondas en función de su timbre). También podría ser algo aprendido a partir de la experiencia (asociar una forma de percibir un sonido con que esté situado detrás o delante) o una combinación de ambas. Tipos de sordera: o o o De conducción: Trastornos provocados por lesiones en el oído externo o medio. Sensorioneural: Las fibras nerviosas auditivas son incapaces de excitarse de una forma normal (se asocia con una pérdida de audición habitualmente permanente). Central: Causada por lesiones o deterioros cerebrales. Sistema vestibular: Tiene conexiones con el cerebelo. Canales semicirculares: Informa sobre cambios en la rotación de la cabeza (responde a la aceleración angular). Las células ciliadas se encuentran en las ampollas, embebidas en la cúpula (una masa gelatinosa). Sacos vestibulares: Informan sobre la inclinación de la cabeza. Responde a la fuerza de la gravedad y a fuerzas lineales (horizontales y verticales). o o o Utrículo: Sus órganos receptores (la mácula) se encuentran en el suelo. Sáculo: La mácula se encuentra en la pared. Otolitos/estatoconias/otoconias: Estructura ubicada en el laberinto vestibular del oído interno (dentro del utrículo y del sáculo), formada por carbono cálcico suspendido en un medio gelatinoso. Informa sobre la posición del cuerpo, que es esencial para el equilibrio (cristales óseos). *Duda sobre los cristales óseos y las partes del oído (comprobar si la ampolla es correcta y dónde se encontrarían los otolitos/estatoconías/otoconias). Vía vestibular (importancia en las funciones motoras): 69 o o o Ciertas fibras nerviosas procedentes de los receptores vestibulares entran en niveles inferiores del TE y forman sinapsis en los núcleos vestibulares. De ahí van a los núcleos motores de los músculos oculares, el tálamo y la corteza cerebral (entre otros). Desde las células ciliadas, la información es reenviada al encéfalo a través de los nervios vestibulares y cocleares, llegando a los núcleos vestibulares (bulbo del TE). Desde ahí, la información se envía al cerebelo (lóbulo floculonodular), médula, puente, tálamo, corteza cerebral y otras regiones del bulbo. Desde los núcleos vestibulares también se envía información a los núcleos de los pares craneales que controlan los músculos oculares (para compensar los movimientos súbitos de la cabeza). Gusto: Cualidades gustativas: Amargo, ácido, dulce, salado, umami/glutamato monosódico (sabor agradable/sabroso) y gusto a grasa (a los ácidos grasos, al sabor graso). Sabor: integración de olfato y gusto (ocurre en la ínsula y en el opérculo frontal). Lengua, paladar, faringe y laringe contienen 10 000 botones gustativos en las papilas gustativas, con una vida media de 10 días: o o o Fungiformes. Foliadas. Calciformes o circunvaladas. 70 Botones gustativos: Hacen sinapsis con neuronas bipolares. Percepción del gusto: o Mediante canales iónicos (percepción más directa del gusto): o Mediante segundos mensajeros (indirectamente): Salado: El receptor es un canal de sodio. Los iones de Na+ entran cuando la membrana se despolariza. Ácido: Los iones de H+ se unen al receptor cerrando los canales de K+, lo que impide que el K+ pueda salir de la célula, despolarizándola. Amargo: Ligado a una proteína G (gusductina) que activa un enzima que cierra los canales de K+ (despolariza a la neurona). Dulce: Ligado a la gusductina, que activa un enzima distinto que abre los canales de Ca2+ (libera NT). Umami: Ligado a la gusductina y a la transductina. Vía del gusto (representado ipsilateralmente en el cerebro vs contralateralmente): o o La información gustativa es captada por los receptores (botones gustativos) y se transmite a través de los nervios glosofaríngeo, vago y de la cuerda timpánica (el facial) hasta el núcleo del tracto solitario (en el TE, concretamente la parte caudal/trasera del bulbo raquídeo). De ahí, pasa al núcleo medial ventral posterior del tálamo (ver página 25) y, posteriormente, se dirige a 2 lóbulos: El parietal (se encarga lo sensorial → la textura del alimento, peso, temperatura…) y el frontal (integración de la información del gusto y del olfato en la ínsula anterior y en el opérculo frontal). Olfato: 71 Sinapsis entre los cilios y las células mitrales Epitelio olfativo: Tejido epitelial (conjunto de capas de células unidas, como la piel) situado en la cavidad nasal. Presenta una serie de neuronas receptoras de información olfativa que disponen de una larga dendrita que se extiende hasta la superficie de la mucosa donde surgen los cilios. Vías olfativas (el nervio craneal I proyecta a otras zonas del cerebro antes de pasar por el tálamo, informa a los 2 hemisferios, el ipsi y el contralateral): o Bulbo olfatorio Su axón llega hasta las células mitrales Epitelio olfativo Olfato: principal vomero nasal Forma parte del sistema límbico Corteza de asociación Primaria Secundaria Recuerdos al oler o Feromonas (el núcleo/bulbo olfativo accesorio forma una vía paralela e independiente al bulbo olfatorio principal): Órgano vomeronasal (el lateral recibe info de los 5 sentidos y del dolor) Relacionados con la reproducción y la defensa machos vomero nasal hembras vomero nasal Transducción: o o o Se ha identificado una proteína G (Golf) que activa una enzima que cataliza la síntesis de AMP cíclico, el cual abre canales de Na+, despolarizando la neurona. Las personas pueden reconocer más de 10 000 olores diferentes. Cada glomérulo (sinapsis en la superficie del núcleo/bulbo olfatorio) recibe información de un único tipo de receptor olfatorio y se mantiene una codificación olfatotópica hasta la corteza olfatoria (la tarea de diferenciar 72 olores es espacial, el encéfalo reconoce olores por medio de los patrones de actividad creados en la corteza olfatoria). 73 74 T. 9: Tacto, dolor y temperatura Sentidos somáticos: Sentidos cutáneos (tacto), cinestesia (receptores de sensaciones originadas en articulaciones, tendones y músculos que indican la posición del cuerpo) y sentidos orgánicos (receptores en órganos internos). Tacto: Estructura de la piel: Dermatomas Detección del frío Detección del calor Receptores sensoriales del tacto: Ver cuadro y figura de la página siguiente (76). Dermatoma (son unos 30): Área de la piel inervada por un solo nervio cutáneo (nervio raquídeo y su ganglio espinal encargados de recoger la sensibilidad de la piel). Cada nervio cutáneo se distribuye en una cierta zona de la piel (dermatoma). Temperatura: Las sensaciones de calor y frío son relativas (excepto en los extremos). Los incrementos de temperatura reducen la sensibilidad de los receptores de calor y elevan la sensibilidad de los de frío (y viceversa). Dos tipos de receptores de temperatura (ver figura superior): Frío (justo debajo de la epidermis) y calor (más profundos). Receptores específicos (ver cuadro de la página 77). 75 Forma y rugosidad Propiocepción Tacto (sin pelo) Presión y vibración Tacto y textura 76 Picante, ardor de boca Dolor: Nocicepción: Proceso neural que codifica y procesa E potencialmente dañinos contra los tejidos. Receptores del dolor (redes de terminaciones libres): o o o Componentes y bases biológicas de la percepción del dolor (complementar con la vía del dolor): o o o Mecanorreceptores (receptores de presión y tacto) de umbral elevado. Son nociceptores (no termorreceptores) que responden al calor extremo y ácido. Receptores responsables del dolor de angina, migraña, lesiones musculares y cáncer. Componente sensorial: Percepción de la intensidad de un E doloroso (corteza somatosensorial). Componente emocional inmediato (CCA e ínsula). Componente emocional a largo plazo (CPF). Control del dolor (puede ser modulado no sólo por la médula espinal, sino también por el cerebro): o o o Opioides (endorfina o encefalina): La sustancia gris periacueductal envía axones que contienen endorfinas a estimular neuronas del bulbo raquídeo, las cuales envían serotonina a la médula espinal para inhibir las neuronas que transmiten información de la periferia. Estimulación neural eléctrica transcutánea (ENET): La estimulación de los nervios que rodean la fuente del dolor causa alivio. Placebo: Moviliza mecanismos tanto opioides como no opioides. Prurito: Se sabe poco sobre los receptores (parece ser que al menos 2 tipos diferentes de neuronas transmiten información relacionada con el prurito al SNC). 77 La histamina y otras sustancias químicas liberadas por la irritación cutánea y las reacciones alérgicas son fuentes importantes de prurito. En monos, el rascado inhibe la actividad de neuronas de la vía espinotalámica (vía que transmite las sensaciones de prurito). Vías de los sentidos somáticos: Propiocepción y tacto (vía del lemnisco medio/de la columna dorsal, formada por los fascículos delgado y cuneado vs el lemnisco lateral → información auditiva/coclear): o o Desde los receptores se llega al lemnisco medio: Dos subvías, la del trigémino o la de la médula espinal (NO hace sinapsis en ella y pasa posteriormente por el bulbo raquídeo) antes de alcanzar el lemnisco medio. Desde el lemnisco medio al núcleo ventral basal posterior (VPL) del tálamo y finalizando en el lóbulo parietal. Dolor y temperatura (vía anterolateral/espinotalámica) *Duda sobre son la misma: o o Desde los receptores se llega al fascículo espinotalámico: Dos subvías, la del trigémino o la de la médula espinal (SÍ hace sinapsis en ella) antes de alcanzar el fascículo espinotalámico. Desde el fascículo espinotalámico se llega al tálamo (núcleo ventral posterior y dorsomedial). El primero de ellos lleva info a la corteza somatosensorial (intensidad de la sensación) y el segundo a la CCA y a la ínsula (componente emocional inmediato de la sensación). La corteza somatosensorial envía su información a la CCA y a la ínsula. Ambas llegan a la CPF (zona que integra las sensaciones y responsable de la R emocional a largo plazo). Decusa a nivel de la médula, en lugar de hacerlo en el TE (corteza límbica) 78 T. 10: El control motor Introducción a los sistemas efectores: Motoneuronas y contracción muscular: o Músculos: Esquelético/estriado, liso (de las vísceras) y cardíaco. o Motoneuronas (el NT que vierten sobre el músculo es la Ach): Gamma: Inerva los husos musculares (parte interna del músculo). Más que realizar movimientos voluntarios, se encarga de la propiocepción. Alfa: Inervan las fibras musculares (parte externa). Transmiten información motora desde el SNC (asta anterior de la médula y núcleos motores del TE). Se encargan del control motor voluntario. o Unión neuromuscular: Lugar donde se dan cita el terminal de la motoneurona y la fibra muscular contigua. o Unidad motora: Motoneurona individual + fibras musculares que controla. o Proporción o tasa de innervación: Proporción de axones motores respecto a las fibras musculares. Puede ser una proporción de innervación alta (1 axón controla 3 fibras musculares, implicada en movimientos finos) o baja (1 axón controla 300 fibras musculares, en músculos que actúan en masas corporales grandes). Propiocepción (receptores sensoriales de los músculos): o o Huso muscular: Ver figura de la página siguiente (80). Órgano tendinoso de Golgi: Detecta sobrecarga y tensión muscular. 79 Tipos de movimientos: o Reflejos medulares (respuestas rápidas, estereotipadas simples e involuntarias): Monosináptico: Formado por una vía aferente y otra eferente. Por ejemplo, el reflejo de extensión o miotático (al coger una bolsa con un peso superior al esperado, nuestro cuerpo reacciona). Polisináptico (es más lento y difuso): Interviene un mayor grupo de músculos y median interneuronas (entre la neurona sensitiva y la motora). Por ejemplo, el reflejo del tendón rotuliano (a golpearlo, se contrae el cuádriceps femoral). o Movimientos voluntarios: Complejo y consciente. o Movimientos rítmicos (tienen una parte refleja y otra voluntaria): Por ejemplo locomoción, respiración… Bases neuronales del control motor: Subdivisiones del lóbulo frontal y funciones asociadas: o Corteza motora primaria (área 4). o Corteza premotora (áreas 6, 8 y 44). 80 o CPF: o CPFDL (áreas 9 y 46): Relación con el parietal posterior. Orbitofrontal (áreas 47 y porciones laterales de 11, 12 y 13): Importante en respuestas emocionales. Ventromedial (áreas 10, 14 y 25; porciones mediales de las áreas 11, 12 y 13; porción anterior de la 32): Conducta emocional en todo el cuerpo. CCA (áreas 24 y parte de la 32): Contiene neuronas de von Economo (teoría de la mente). Áreas corticales que intervienen en el control motor: o Áreas de asociación: o Áreas motoras: o Corteza parietal posterior (áreas 5, 7, 39 y 40): Aporta las claves sensoriales y motivacionales de los movimientos dirigidos a un objetivo. Por ejemplo, ver un vaso lleno de agua. CPFDL: Selecciona la estrategia más adecuada para ejecutar el movimiento en función de la experiencia. Toma la decisión de iniciar el movimiento (decide si quiero agua y qué he hecho otras veces para conseguirlo). Premotora/corteza motora secundaria (previa a la primaria): Corteza premotora lateral (planifica o programa los movimientos, especialmente aquellos desencadenados por E externos) y área motora suplementaria (también planifica o programa los movimientos y se encarga de la coordinación bimanual). Área motora primaria: Inicia o dispara el movimiento. Ordena cuándo hay que mover los músculos y cómo hacerlo (siguiendo el plan elaborado por el área motora secundaria). Flujo de señales que intervienen en el control motor (desde la corteza sensorial a la motora): Áreas sensoriales primarias (información somatosensorial, visual y auditivo/vestibular) → áreas de asociación (parietal posterior y CPFDL) → áreas premotoras → área motora primaria. 81 o Corteza premotora: o Área/zona motora suplementaria: o Controla músculos durante la preparación del movimiento, pero no durante su ejecución Programa movimientos complejos y utiliza información sensorial para escoger un movimiento determinado: Parece ocuparse de en qué parte del espacio ha de hacerse el movimiento y servirse de estímulos arbitrarios para indicar qué movimiento hacer. Lesión: Buen control motor de los dedos, pero dañada la estabilidad de la postura, el modo de andar y la coordinación de las 2 manos. Participa en el aprendizaje motor explícito. Controla actividades motoras complejas (se encarga de secuencias donde la ejecución de una R constituye una señal para realizar R siguiente y de la iniciación de secuencias de movimientos). Lesión bilateral: Por estar implicada en la iniciación de secuencias de movimiento, incapacita para moverse voluntariamente, aunque se conservan algunos movimientos voluntarios automáticos (*Duda). Participa en el aprendizaje motor implícito. Corteza motora primaria (circunvolución precentral): Tiene una organización somatotópica (homúnculo motor). Los movimientos y, en menor medida los músculos, parecen estar representados en ella. Esta representación cambia como consecuencia del entrenamiento (movimiento de dedos en pianistas). Señalamiento o alcance Neuronas espejo Agarre 82 o Vías de control cerebral del movimiento: Piramidal (movimientos voluntarios): - - Formado por neuronas de la corteza cerebral, cuyos axones recorren el TE formando el tracto piramidal (a través de las pirámides) que va a la médula espinal. Es el tracto corticoespinal y una parte del tracto corticobulbar. Axones de gran diámetro. Vía evolutivamente reciente. Lesión: Dificultad para mover articulaciones y miembros individuales (en general, contralateralmente). Extrapiramidal (movimientos involuntarios/reflejos): - Se originan en núcleos del TE Tractos fuera de las pirámides del bulbo (el retículoespinal, rubroespinal, tectoespinal y vestíbuloespinal). Lesión: Dificultan los reflejos espinales (exagerándolos). También pueden dificultar el movimiento voluntario 83 Vías motoras descendentes: o Fascículos laterales (decusan todas y controlan movimientos independientes de las extremidades, como las manos y los dedos): Corticoespinal lateral: - - - Corticobulbar: - Vía: Corteza motora → pedúnculos cerebrales → pares craneales contralateral del bulbo raquídeo. Función: Movimientos de cara, cuello, lengua y parte de los músculos oculares externos. (Corticorrubral)-rubroespinal: - o Vía: Corteza motora primaria → pedúnculos cerebrales (salen del bulbo formando los fascículos piramidales y decusan contralateralmente) → médula espinal contralateral. Funciones: Controlar movimientos de manos y dedos (esencial para mover los dedos por separado, con el fin de alcanzar y manipular objetos). Lesión: Puede andar, trepar, coger objetos, usar la mano como una manopla (sin mover los dedos)… Vía corticorrubral: Corteza motora → núcleo rojo. Vía rubroespinal: Núcleo rojo del mesencéfalo (decusa) → médula espinal. Función: Controla las extremidades contralaterales (movimiento de hombros, codo y manos, pero NO sus dedos). Daño: Incapacidad motora voluntaria (al ir por la misma vía que la corticoespinal, suelen dañarse ambas). Fascículos ventromediales (controlan movimientos del tronco y músculos proximales): Vestíbuloespinal lateral y medial: - Vía: Desde los núcleos vestibulares del bulbo hasta la médula espinal. Función principal: Mantener la postura. Su parte medial se encarga de la estabilización de la cabeza (hace sinapsis con músculos del cuello) y su parte lateral del tronco y piernas. Tectoespinal: - Vía: Desde los colículos/tubérculos cuadrigéminos superiores hasta la médula espinal. 84 (Corticorreticular)-retículoespinal lateral y medial: - - o o Localizadas en la corteza premotora ventral y en el lóbulo parietal inferior (ver página 82). Responden cuando el sujeto realiza un movimiento o ve a otro sujeto realizarlo. Se activan con más fuerza cuando vemos una acción en la que ya somos competentes y ante sonidos que indican la ocurrencia de una acción familiar (por ejemplo, escuchar el descorche de una botella de vino activa el movimiento necesario para realizarlo). Este sistema nos ayuda a comprender las intenciones de otras personas. Control del alcance y del agarre (ver página 82): o o Vía: Corteza motora que controla el tronco corporal y la parte superior de las extremidades → médula espinal. Función: Locomoción y postura (se refiere a sus componentes más voluntarios). Movimientos de imitación y comprensión (neuronas espejo): o Vía: Desde la FR (bulbo) hasta la médula espinal. Función: Andar (su componente más involuntario). Grupos musculares: Músculos flexores de las piernas (fascículo lateral), extensores de las piernas (fascículo medial) y flexores de los brazos (fascículo medial). Corticoespinal ventral: - Función: Coordinar movimientos de los ojos con los del tronco y la cabeza. Inerva grupos musculares del cuello y el tronco. Movimiento de alcance: Existe una zona denominada Región de Alcance Parietal (en la corteza parietal posterior medial) que se activa cuando las personas están a punto de hacer un movimiento de señalamiento o alcance hacia una localización particular. Movimiento de agarre: Existe otra zona de la corteza parietal posterior (en concreto la parte anterior del surco intraparietal) que controlanlos movimientos de la mano y los dedos cuando participan en el agarre del objeto diana. Sistemas moduladores: o Cerebelo: Modulación Intervienen en el inicio, terminación, dirección o velocidad del mov. (puede influir sobre las motoneuronas). 85 Modulación o Núcleo lenticular (putamen y globo pálido) *Ver página siguiente Lesiones cerebelosas: Se caracterizan por demoras en el inicio o en la finalización del movimiento, alteración en la sincronización de las contracciones musculares (distonías) y descoordinación. Feedback motor: Compara las órdenes motoras descendentes con los movimientos que se están realizando y actúa sobre el tronco y la corteza para ser precisos durante el movimiento y para corregir los errores/desviaciones. Divisiones: Vestíbulocerebelo (para modificar la postura y reestablecer el equilibrio), espinocerebelo (para tono muscular, control de la postura y locomoción; su lesión provoca un andar vacilante/atáxico) y cerebrocerebelo (para planificar, realizar ejecuciones suaves, preparación de movimientos donde intervienen múltiples articulaciones y para iniciar movimientos fraccionados de los dedos). Función principal: Coordinación del movimiento (permitir que se realice con facilidad y precisión). Los núcleos profundos tienen una actividad continua (basal) y tienen conexiones excitadoras con el origen de las vías motoras (así mantienen una activación tónica de las vías motoras, facilitando la realización del movimiento). Las células de Purkinje inhiben a los núcleos profundos (así pueden inhibir unos componentes del movimiento y no otros, dándole forma a la ejecución). El cerebelo regula el tono muscular modificando la actividad de las motoneuronas gamma, de manera que aumenta el tono para mantener la postura o lo inhibe para facilitar la realización de movimientos voluntarios. El cerebelo participa en el aprendizaje de los movimientos. Síndrome/lesión del vermis: Inestabilidad en la bipedestación, incoordinación de la marcha y nistagmo horizontal. La principal alteración del cerebelo es la ataxia, que consiste en una pérdida de coordinación o descomposición del movimiento (los gestos se descomponen en segmentos individuales, en vez de ser realizados de forma continua/fluida). Ganglios basales (GB): Están formados por el cuerpo estriado (putamen y caudado), el núcleo subtalámico y la sustancia negra. Participan en el control del movimiento voluntario (determinan la amplitud y dirección del movimiento, parecen modular los patrones de actividad iniciados en otros circuitos cerebrales). Son especialmente importantes en la ejecución de movimientos guiados por recuerdos. Existe un bucle córtex-GB-tálamo-córtex dividido en 2 vías: En la vía directa, los GB tienen un efecto excitatorio sobre la corteza. En cambio, en la vía indirecta, tienen un efecto inhibitorio sobre ella. Los GB se encargan de la automatización del movimiento y de su modulación (retroalimentan y corrigen el movimiento que realizan otras regiones del SN, como el encéfalo, en caso de ser necesario). 86 Parkinson (la sustancia negra no envía suficiente dopamina al caudado y al putamen): Se caracteriza por rigidez muscular, lentitud de movimientos, temblores en reposo e inestabilidad de la postura. Puede cursar con demencia. Huntington (provoca la degeneración del caudado y putamen): Se caracteriza por sacudidas involuntarias, movimientos de contorsión y siempre cursa con demencia. Es un trastorno letal debido a una herencia autosómica dominante (no debido a genes sexuales). 87 GPI → Globo pálido interno Trastornos musculares, de la médula espinal o del cerebro que pueden causar alteraciones y trastornos del movimiento: 88 o Distrofia muscular: Enfermedades que conllevan anomalías bioquímicas que originan cambios estructurales en el músculo. o Miastenia grave: Trastorno autoinmune. o ELA: Trastorno neurodegenerativo donde las motoneuronas resultan destruidas y los músculos diana se atrofian. o Parálisis facial. o Lesiones de la médula espinal. o Apraxias (dificultad para llevar a cabo movimientos sin que exista parálisis ni debilidad muscular): Apraxia ideomotora: Incapacidad para realizar una actividad motora simple en respuesta a una orden verbal, pero puede realizarlas espontáneamente. No puede imitar (realiza movimientos amorfos y deformados). Apraxia ideacional: Deterioro en la ejecución de una secuencia de acciones que son componentes de un guion conductual, aunque sí que puede efectuarse correctamente cada elemento paso a paso (por ejemplo, abrir una puerta utilizando una llave). Apraxia construccional: Dificultad para hacer dibujos, esquemas o para realizar construcciones geométricas con cubos. Se debe a una lesión del parietal derecho. Sistema nervioso autónomo. 89 90 T. 11: Homeostasis Mecanismos fisiológicos reguladores: Homeostasis: Proceso por el cual las sustancias y las características del organismo se mantienen en su nivel óptimo. Mecanismo regulador fisiológico (mantiene la constancia de ciertas características internas del organismo): o o o o Variable del sistema: Característica a regular (temperatura corporal). Valor fijo establecido: Valor óptimo de la variable sistema (36,7 ºC). Detector: Controla el valor de la variable sistema (receptor térmico). Mecanismo de rectificación: Devuelve la variable al valor fijo establecido (temblar, conducta de abrigarse…). Variables fisiológicas controladas y reguladas por el SNC: Temperatura: o o o Aferencias (captan e informan al SNC sobre la superficie del organismo): Hipotálamo (área preóptica), núcleo corporal (*Duda) y superficie de la piel. Regiones neuronales/circuitos termorreguladores (causan los efectores): Médula espinal, TE e hipotálamo. Efectores: Respuestas conductuales, temblores, búsqueda/evitación de calor, respuestas autónomas, vasoconstricción/vasodilatación, sudor, respiración, estimulación del tejido adiposo pardo y secreción de la hormona tiroidea. Sed: o Balance hídrico: Líquido intracelular (67%), líquido intravascular/plasma sanguíneo (7%), LCR (menos del 1%) y líquido intersticial que rodea al tejido celular (26%). Sed volémica Sed osmótica 91 o Sed osmótica (reducción del volumen intracelular, deshidratación celular): o Ocurre por un aumento de la presión osmótica (la que el líquido intersticial ejerce sobre la membrana celular semipermeable) en comparación con el intracelular, lo que produce deshidratación celular. Causada por consumir salado o por una pérdida de agua. Osmorreceptores: Su descarga está afectada por el nivel de hidratación. Se localizan en la región anterior del hipotálamo ¿área preóptica?, rodeando el tercer ventrículo. En perros, si se lesiona el órgano vasculoso/vascular de la lámina terminal (OVLT) dejan de beber. *Duda ¿y en humanos? Sed volémica/hipovolémica (reducción del volumen intravascular, pérdida de agua y de sales): Ocurre cuando disminuye el volumen de plasma sanguíneo (hipovolemia), pudiendo producirse por pérdida de sangre, vómito o diarrea. Trae asociada un apetito de sal (porque el plasma sanguíneo es salado). Barorreceptores (detectan cambios en la presión sanguínea): - - o En los riñones: Ante la disminución del flujo sanguíneo segregan renina (sustancia que transforma el angiotensinógeno en angiotensina I y ésta en angiotensina II). Sus efectos son secreción de aldosterona por la glándula suprarrenal (retiene Na+ y aumenta el apetito de sal), de vasopresina por la neurohipófisis (retiene agua), contracción de vasos sanguíneos (aumenta la presión sanguínea) y beber. En el corazón y en algunas arterias: Envían señales neurales en respuesta al descenso de presión sanguínea provocando incremento de la tensión muscular en paredes de vasos sanguíneos y liberación de vasopresina/hormona antidiurética por la hipófisis posterior (aumenta la retención de agua). Mecanismos neurales de la sed: 92 Muchas sales y/o poca agua Área preóptica mediana vs área preóptica medial (conducta sexual en machos) Ingesta: Metabolismo: o o o Metabolismo energético: Conjunto de reacciones anabólicas (síntesis y acumulación de compuestos, requiere aporte energético) y catabólicas (descomposición de compuestos para obtener energía) que tienen lugar en el organismo para generar la energía necesaria para desarrollar su actividad. Tasa metabólica: Índice que refleja el consumo de oxígeno y que se toma como referencia del gasto energético del organismo. Tasa metabólica basal: Gasto energético en condiciones de reposo. Conceptos: o Glucógeno: Sustancia blanca y amorfa en hígados y músculos. Puede transformarse en glucosa cuando el organismo lo requiera. o Insulina: 93 o Hormona producida en el páncreas. Se encarga de regular la cantidad de glucosa (azúcar) en sangre. El cuerpo necesita insulina para poder aprovechar la glucosa (vs el cerebro, que lo utiliza de manera automática y directa). 3 mecanismos estimulan su liberación: Fase cefálica (aspecto, olor y gusto de alimentos originan una liberación condicionada de insulina), fase digestiva (el intestino libera hormonas que estimulan al páncreas y éste libera insulina) y fase de absorción (glucodetectores/gucostatos del hígado detectan glucosa e indican al páncreas que genere insulina). La mayor liberación de insulina se ocurre durante la fase digestiva. La menor, durante la fase cefálica. Glucagón: Hormona péptida producida en el páncreas. Tiene la función opuesta a la de la insulina (aumenta los niveles de glucosa en sangre al estimular su producción en el hígado). Nutrientes ingeridos a través de la dieta: Control neuroendocrino de la ingesta (el cerebro integra toda la información detallada en la figura y es el que decide cuándo comenzar la ingesta): o o o Ver imagen en la siguiente página (95). Palatabilidad: Cualidad de un alimento para ser grato al paladar. Saciedad sensorial específica: Comemos más cuanto mayor es la variedad de sabores en el plato (si comemos un plato completo de pasta quizás no nos apetezca tomarnos otro plato más, pero sí tomarnos media hamburguesa). 94 Dentro de los factores internos digestivos… o Niveles de nutrientes: o Glucosa: La teoría glucostática defiende que los niveles de glucosa del organismo determinan el inicio o cese de comida. No obstante, la relación entre niveles de glucosa e inicio de la ingesta no es directa, excepto en casos extremos. En la actualidad está demostrada la existencia de glucorreceptores en el hipotálamo, por lo que la teoría vuelve a acaparar cierto interés. Lípidos: Existen receptores de lípidos en el hígado, pero una inyección intracerebral de un inhibidor del enzima ácido graso sintetasa (promueve la acumulación de grasa) tiene como efecto una caída del nivel de grasa, disminución de la ingesta y pérdida de peso. *Duda. Péptidos gastrointestinales: Existen sustancias orexígenas (estimulan el hambre) y anorexígenas (sacian). Grelina (estimula el hambre): - - Péptido orexígeno secretado por el estómago y el intestino. Actúa en núcleos hipotalámicos y en el núcleo del tracto solitario (conjunto de células sensoriales del bulbo raquídeo), produciendo un incremento de la ingesta. Sus niveles aumentan durante el ayuno y disminuyen tras la ingesta. Los obesos parecen tener un sistema de grelina insensible a la alimentación y que está siempre ligeramente alto, provocando un hambre continua. 95 o ¿Qué detiene la conducta de comer? o Señales a corto plazo: Factores cefálicos (ojo, nariz, lengua y garganta), gástricos, intestinales (la llegada de comida al duodeno provoca la liberación de colecistoquinina/CCK y del péptido YY3-36/PYY, reduciendo el apetito), factores hepáticos (última fase de la saciedad) y nivel de insulina en sangre (elevado nivel indicaría saciedad). Señales a largo plazo: Alimentación forzada sacia (vs ayuno, que la inhibe) y la leptina (hormona anorexígena segregada por el tejido adiposo, se dispara en la pubertad, aumenta el índice metabólico del organismo y disminuye la ingesta cuando hay más adipocitos de los óptimos). Mecanismos neurales de la ingesta: Hipotálamo: - Teoría de los dos centros (ver página 26): Hipotálamo ventromedial (centro de la saciedad): Su lesión impide que los animales se sientan saciados y provoca obesidad inducida (hiperfagia – fase dinámica de la ganancia de peso – fase estática de la obesidad), es decir, se regula el peso a un nuevo nivel. Hipotálamo lateral (centro del hambre): Su destrucción provoca que el animal rechace la comida. En un primer momento afagia y adipsia (falta de sed) aunque, tras un tiempo, desaparece (no es permanente). - Nuevas teorías: La destrucción del HVM no suprime por completo la inhibición de la ingesta. De la misma manera, la destrucción del HL no impide permanentemente comer ni beber. Parece que el HVM y el HL se inhiben mutuamente, el efecto de una lesión parcial en uno puede ser moderado por el otro. Hace falta algo que pueda explicar estas observaciones y es… Núcleo arqueado: Mecanismo hipotalámico de 2º orden que integra señales del apatito. El N arqueado conecta con el N paraventricular (saciedad), el HVM y el HL. Éste último libera MCH (hormona concentradora de melanina) y orexina, ambas estimulan el apetito, reducen el índice metabólico (cantidad de energía consumida) y actúan sobre el tálamo, la sustancia gris periacueductal, la FR, el núcleo coeruleus y la médula 96 espinal (concretamente sobre las neuronas del SNA, para modificar el metabolismo). Las conexiones del N arqueado con estos otros 3 núcleos hipotalámicos integran las señales estimuladoras de apetito del sistema NPY/AgRP (neuronas ricas en neuropéptido “Y” y en la proteína agouti) y los efectos supresores del apetito del sist POMC/CART (el primero es la propiomelanocortina, un precursor de otras proteínas como la ACTH y el segundo es un sistema que se relaciona con las anfetaminas, drogas que inhiben el hambre). El N arqueado del hipotálamo contienen un controlador muy especializado del apetito que es regulado por las siguientes hormonas: Insulina y péptidos (leptina, grelina y PYY). Integra la información procedente de estos péptidos periféricos. Dos tipos de neuronas del N arqueado son sensibles a dichos péptidos: Neuronas sintetizadores de POMC/CART (indican disminución en la ingesta de comida e intensifican el metabolismo → señalan saciedad al liberar α-MSH) y neuronas sintetizadoras de NPY/AgRP (incrementan la ingesta de alimentos y reducen el metabolismo). *Falta añadirle información sobre el TE (ver página siguiente) *Orexina: Relacionada con el insomnio (despertarse para comer) *HCM: Cantidad de hemoglobina en cada glóbulo rojo Teoría de los 2 centros A A Meta de toda la info O A A O A O A 97 TE: - - N del tracto solitario (meta de toda la información): Recibe e integra señales de apetito procedentes de diversas fuentes, aparte del hipotálamo (a través del nervio vago, el hígado le envía información sobre los valores de glucosa y de ácidos grasos). Sistema de recompensa (N de la amígdala, N accumbens y córtex frontal): Intervienen en aspectos placenteros de la alimentación. También informan al N del tracto solitario. 98 T. 12: La conducta reproductora Desarrollo/diferenciación sexual: La determinación del sexo es genética. La dotación cromosómica sexual es dimórfica (XX o XY). En el cromosoma X se encuentran el gen para la producción de los receptores de andrógenos que van a dirigir la diferenciación hacia macho. En las hembras se inhibe por completo o en parte el segundo cromosoma X (mosaicismo → trastorno donde un individuo tiene 2 o más poblaciones de células que difieren en su composición genética). Gónadas: o o o o Testículos y ovarios: Secretan hormonas sexuales internamente (estrógenos y andrógenos) y gametos externamente (células sexuales → óvulos y espermatozoides). Gen SRY (del cromosoma Y): Factor determinante de los testículos. Se une al ADN de las células de las gónadas/células indiferenciadas, haciendo que se conviertan en testículos. En hembras no se conoce tanto el proceso: Se propone que la ausencia del gen SRY sería capaz de explicar el desarrollo sexual femenino. Tras desarrollarse las gónadas comienzan acontecimientos dirigidos por las hormonas que secretan. Órganos sexuales internos (aparecen en la sexta semana/mes y medio del desarrollo embrionario → son vagina, útero, conductos espérmicos, próstata…): o Sistema de Müller: Precursor de los órganos sexuales femeninos. No precisa hormonas para desarrollarse. 99 o Sistema de Wolff: Precursor de los órganos sexuales masculinos. Precisa de hormonas para desarrollarse, generadas por los testículos, que son la hormona antimulleriana/HAM y los andrógenos (testosterona y dihidrosterona). Órganos sexuales externos: Dependen de la ausencia o presencia de andrógenos. Su presencia desarrolla órganos sexuales masculinos (escroto, pene…) y su ausencia los femeninos (labios mayores, labios menores, clítoris…). Trastornos genéticos: Síndrome de insensibilidad a los andrógenos (alteración en el cromosoma X, responsable del receptor de andrógenos): Ausencia congénita de receptores funcionales de andrógenos. En una persona con cromosoma XY provoca el desarrollo de una hembra con testículos, pero sin órganos sexuales internos (conductos espérmicos, próstata…). Sus gónadas son masculinas, no hay órganos internos y sus órganos externos son femeninos (apariencia femenina, pero genéticamente hombre). Síndrome del conducto mülleriano persistente (transmisión hereditaria autosómica recesiva): Ausencia congénita de la hormona antimülleriana o de sus receptores. En los machos provoca el desarrollo de órganos internos tanto masculinos como femeninos (apariencia de hombre con órganos externos masculinos, pero infértil). Hermafroditismo (órganos reproductivos asociados a ambos sexos, aparato mixto capaz de producir gametos masculinos y femeninos). Desviaciones de la secuencia ordenada de diferenciación sexual: o o o Síndrome de Turner: Presencia de un solo cromosoma sexual (XO), mujer aparente con ovarios poco desarrollados, pero reconocibles. Hiperplasia adrenal congénita: Mujer expuesta a andrógenos antes de nacer (aspecto intersexual). Extrofia cloacal: Chico genético que nace con testículos, pero sin pene. Maduración sexual: Características sexuales primarias: Presentes desde el nacimiento (gónadas, órganos sexuales internos y órganos sexuales externos). Características sexuales secundarias: No aparecen hasta la pubertad, momento en el que se activa el eje hipotálamo-hipofiso-gonadal. El hipotálamo libera gonadoliberinas, captadas por la adenohipófisis, que se encarga de liberar hormonas gonadotrópicas (FSH y LH) que llegarán a las gónadas (donde los ovarios liberarán estrógenos y los testículos andrógenos), desarrollando así las características sexuales secundarias. Control neural de la conducta sexual (circuitos neurales implicados en la reproducción): Hembras: N ventromedial del hipotálamo (vs APM en machos, en el tema de la ingesta lo vimos como el centro de la saciedad, ver página 96), amígdala medial y SGP. 100 Machos (4 regiones del SN de destacado dimorfismo sexual): o Mecanismos medulares (se encarga de la erección y de la eyaculación): o Núcleo espinal bulbocavernoso: Se encuentra en el asta ventral de la región bulbar. Contiene neuronas motoras cuyos axones inervan el músculo bulbocavernoso que se haya unido a la base del pene. Núcleo de Onuf (en los animales no roedores): Contiene las motoneuronas del músculo bulbocabernoso. *Duda: ¿son el mismo? Mecanismos cerebrales: Área preóptica medial (APO/APM): Su destrucción suprime la conduta sexual masculina. Principal diferencia anatómica con las hembras. Núcleo paragigantocelular: La serotonina ejerce un efecto inhibidor sobre los reflejos sexuales de la médula, de modo que una de las tareas de la vía que se origina en el APM es suprimir esta inhibición serotoninérgica para permitir la eyaculación. Otras estructuras (también en hembras): Amígdala medial y SGP (rodea al acueducto del mesencéfalo, que es la parte más alta del TE, las aferencias excitatorias que van desde el APM a la médula parecen converger en la SGP). Diversidad y conducta sexual humana (papel de las hormonas): En hombres debe haber un poco de testosterona para activar la copulación, pero a partir de ese mínimo, los aumentos de testosterona no suponen mayor actividad copulatoria. Las mujeres prefieren el olor de hombres con un complejo principal de histocompatibilidad (CPI) no muy parecidos ni muy diferentes a los suyos propios y preferiblemente que contengan algunos alelos idénticos a los que ha heredado de su padre, pero no de su madre. El CPI es una familia de genes hallados en todos los vertebrados, se ubican en el brazo corto del cromosoma 6 y contienen información sobre cara, olor corporal y otros rasgos heredados. Efecto de las feromonas: Efecto Lee-Boot: Lentificación o eventual desaparición del ciclo estral en animales hembra que viven juntos. El ciclo estral determina la receptividad femenina (se diferencia del ciclo menstrual en que se presenta por estaciones (se relaciona con calor, alimentos, olor de los machos…), no por períodos de tiempo. Efecto Whitten: Sincronización de los ciclos menstruales o estrales en un grupo de hembras ante la presencia de una feromona en la orina del macho. Efecto Vanderberg: Adelanto del comienzo de la pubertad en hembras que conviven con machos. 101 Efecto Bruce: Cese de la gestación provocado por el olor de una feromona existente en la orina de otro macho diferente al que fecundó a la hembra. 102 T. 13: Las emociones y el estrés Miedo: Amígdala: o o Núcleo lateral (asocia EC-EI): Recibe información sensorial que envía a los N basolateral y basolateral accesorio. Es donde converge la información del EC y del EI. Los cambios responsables del aprendizaje podrían tener lugar aquí. En este núcleo hay células piramidales que proyectan al N central. Los botones terminales de las neuronas que transmiten información auditiva y somatosensorial establecen sinapsis con las espinas dendríticas de estas células piramidales. Núcleo central (implicado (o respuestas) en/emite la R de miedo): Recibe info de los N lateral, basal y basal accesorio. Envía proyecciones a numerosas regiones cerebrales. 103 Condicionamiento de miedo: o o Los cambios físicos responsables del CC de una R emocional condicionada tienen lugar en el N lateral de la amígdala. Este se comunica con el N central, que a su vez lo hace con el hipotálamo y el TE (puente, mesencéfalo y bulbo). Extinción del miedo: Corteza prefrontal ventromedial (CPFVM). Ira y agresión: Control neural jerarquizado: SGP del mesencéfalo (recibe aferencias del hipotálamo y de la amígdala, que influyen en la SGP mediante conexiones excitatorias e inhibitorias). Serotonina: Inhibe la agresión. Herencia: Importante en las conductas agresivas (mayor correlación entre gemelos monocigóticos que dicigóticos en conducta antisocial, conductas crueles y conductas no emocionales). CPFVM (corteza orbitofrontal medial + CCA subgenual): 104 o o o o o Control neural de la conducta agresiva: Se encarga del reconocimiento del significado emocional de situaciones sociales complejas y regulación de nuestras respuestas ante tales situaciones (por ejemplo, participa en la inhibición de las respuestas emocionales). Caso Phineas Gage: Una lesión en la CPFVM le produjo conductas impulsivas y estallidos de ira inadecuados. Los lesionados pueden explicar las implicaciones de una situación social compleja, pero no responder adecuadamente cuando les atañe a ellos. Está implicada en hacer juicios morales. Su daño lleva a realizar juicios morales utilitarios (lo que objetivamente es mejor, sin atender a la moral personal). En personas con agresividad impulsiva hay un input serotoninérgico a esta zona menos denso, por lo que parece estar mediado por la serotonina, que inhibiría las conductas de riesgo y agresivas. Pseudopsicopatía: Pérdida de la capacidad para tomar decisiones atendiendo a lo emocional (juicios morales pragmáticos). Control hormonal de la conducta agresiva: o o o o Agresión entre machos: Los andrógenos tienen un efecto organizador y activador sobre el ataque ofensivo (área preóptica medial). Agresión entre hembras: Hembras androgeneizadas tienen mayor propensión a atacar a otras hembras. Agresión maternal inducida por la secreción de progesterona (estimulada por la retroalimentación táctil de los pezones y por el olor de las crías). Humanos: Parece haber relación entre los andrógenos y la conducta agresiva. Otras emociones: Reconocimiento de la expresión de asco: Ínsula, putamen y caudado. Búsqueda/expectación: N accumbens (anterior al hipotálamo, sistema de recompensa → centro de aprendizaje, motivación y placer), ATV (mesencéfalo) e HL-SGP. Pánico: CCA, N de la estría terminal (axones que hacen el mismo recorrido que el caudado, separándolo del tálamo y terminan en la parte posterior de la amígdala), tálamo dorso medial y SGP (mesencéfalo). Alegría y juego: Área parafascicular (grupo intralaminar del tálamo → los dos puntos encima del CM y bajo la I, ver página 25) y SGP ventral. Aspecto motor de la risa: CCA (interviene en el comportamiento de supervivencia). Comunicación de las emociones: Características: o Darwin y Ekman (el segundo destaca la importancia de la expresión facial de las emociones) postulan que la expresión de emociones es innata, aunque existen normas sociales/culturales que regulan su manifestación. 105 o o HD: Reconoce las emociones (especialización hemisférica en reconocimiento y expresión de las emociones). La expresión facial de las emociones resulta casi imposible de simular, está controlada por circuitos neuronales especiales. Por ejemplo, la sonrisa de felicidad genuina, en contraposición a la falsa, implica la contracción del orbicularis oculi (donde las patas de gallo). Alteraciones en la comunicación de las emociones: Alteración/características Capacidad para expresar emociones involuntariamente Capacidad para mover los músculos faciales voluntariamente Paresia (parálisis parcial o debilitamiento contráctil de la musculatura) facial emocional Alterada Conservada Paresia facial volitiva (pseudobulbar) Conservada Alterada Lesión Ínsula (su CPF o sustancia blanca del lóbulo frontal) y tálamo Corteza motora primaria o su conexión con el núcleo motor del nervio facial Lesiones cerebrales que afectan a las emociones: Ira/furia descorticada: Intensa y repentina (se ha observado en perros descorticados, a los que se le ha extirpado la corteza). Síndrome de Klüver-Bucy: Ocurre tras la extirpación de grandes porciones del lóbulo temporal. Tiene un efecto amansador (desaparición del miedo y de la agresividad), hiperoralidad e hipersexualidad. Sensaciones emocionales: Teoría de James y Lange: Defienden que las situaciones generadoras de emociones producen reacciones fisiológicas específicas. Cuando el cerebro detecta esas reacciones fisiológicas, les da un sentido y experimentamos la emoción (un E crea una R fisiológica que el cerebro interpreta como una emoción). La secuencia se opone a percepción de un E → emoción asociada → R fisiológica (invierte el paso 2 por el 3 y viceversa). No lloro porque estoy triste, estoy triste porque estoy llorando. Teoría de Cannon y Bard: Encuentran que los órganos internos son relativamente insensibles y no responden tan rápidamente (la emoción y la R fisiológica son simultáneas, son dos respuestas consecuentes del E que las provoca). *Dudo si es correcto lo escrito. Teoría cognitiva de Schachter (mixta → es la más actual): Entiende la emoción como activación fisiológica inespecífica + interpretación cognitiva (dotamos de especificidad a la reacción fisiológica con la cognición, determinando así la emoción que sentimos). 106 Hormonas y estrés (fisiopatología de la R. de estrés): Eje hipotálamo – hipofisiario (adenohipófisis libera ACTH) – corteza suprarrenal. Adrenalina y NA: Elevan la presión arterial (PA). Glucocorticoides (cortisol): o o o Aumentan en situaciones de estrés. Funciones: Regulan procesos metabólicos para aumentar el consumo de energía (y poder así enfrentarse a la supuesta amenaza percibida) e incrementan de los niveles de glucosa en la circulación sanguínea. Efectos de una exposición prolongada a ellos: Aumento de la tensión arterial, daño del tejido muscular, infertilidad, detención del crecimiento, supresión de la R del sistema inmunitario e inhibición de la R inflamatoria (porque altos niveles de cortisol modulan la transcripción de los genes involucrados en la R inflamatoria, que es una R inespecífica ante agresiones del medio). 107 108 T. 14: Sueño y ritmos biológicos Actividad cerebral: Las ondas, ordenadas de mayor a menor amplitud son beta (13-30 Hz), alfa (8-12), theta (3,5-7,5) y delta (inferior a 4 Hz). Ciclo de sueño: Cada ciclo dura unos 90 minutos. La duración REM es de unos 20-30 minutos por cada ciclo. Fases del sueño: Vigilia: Actividad alfa y beta. Fase 1: Actividad theta, puntas del vértice y movimiento de los párpados. Fase 2 (40-50%): Actividad theta, husos del sueño (12-14 Hz) y complejos K. Fase 3: Actividad delta (20-50%). Fase 4: Actividad delta (más del 50%). Sueño paradójico/REM/MOR (20%): Actividad theta y beta. Se caracteriza por un EEG desincronizado, movimientos oculares rápidos, EMG plano (ausencia de tensión y contracción muscular), puede despertarse ante E significativos, tiene sueños con estructura narrativa, tumefacción (hinchazón/excitación) de los genitales y respiración irregular. Diferencias entre el sueño REM y el nREM: 109 Sueño de ondas lentas (fases 3 y 4): o o o Tasa metabólica, flujo sanguíneo y temperatura disminuyen en las regiones que más actividad han tenido durante el día. Cuanto mayor sea la actividad mental durante el día, mayor será el sueño de ondas lentas. Permite recuperarse del cansancio. Sueño REM: o o o o o o Efecto rebote: Aumento del sueño REM tras un período de privación. Funciones: Desarrollo cerebral y aprendizaje (ayuda, pero no es absolutamente necesario para aprender). Se ha encontrado sueño nREM (fase 1, 2, 3 y 4) en distintas especies. No obstante, el sueño REM sólo se ha encontrado en aves y mamíferos (animales que autorregulan su temperatura). Privación del sueño REM mejora síntomas en pacientes depresivos. Actividad mental durante el sueño REM: Alta en corteza visual de asociación y baja en el frontal inferior. Takino y Azakami: En los registros EEG durante el sueño REM se han encontrado un tipo de ondas que acompañaban a los movimientos oculares. Podría indicar que los sujetos han estado examinando una imagen visual durante el sueño (barrido o rastreo visual). ¿Para qué se duerme? Efectos de la privación de sueño: o o En animales: Graves (pérdida de la capacidad para regular la temperatura, incremento de la tasa metabólica, incremento de la ingesta pero pérdida de peso, lesiones, debilitamiento y finalmente muerte). Si se les permite recuperar el sueño ocurre un rebote importante de REM (si la privación ha sido larga) o de nREM (si la privación ha sido corta). En humanos: No parece tener graves consecuencias fisiológicas ni psicológicas más allá del cansancio, irritabilidad y problemas de concentración. Funciones del sueño: o o o o Conservar la energía: Existe correlación entre la cantidad total de sueño diario y la tasa metabólica de la vigilia. Los animales pequeños duermen más que las especies grandes. Evitación de depredadores: El sueño REM es un cuasidespertar simbólico para asegurarse de que el lugar donde se duerme sigue siendo seguro. Recuperación corporal: Si hacemos ejercicio nos dormimos antes, pero no dormimos más. Para recuperarse de una enfermedad, dormir es beneficioso. Consolidación de memoria. 110 Ritmos biológicos: Circadiano: Cambio rítmico diario en la conducta y/o en procesos fisiológicos. El reloj endógeno es un mecanismo que adapta nuestra fisiología (conducta, hormonas, sueño, temperatura corporal, metabolismo…) a las diferentes fases del día. Es el responsable de que ocurra el jet lag. Un desajuste entre el ritmo de vida y el reloj biológico aumenta el riesgo de sufrir enfermedades. Infradiano (ritmo cuyo período es mayor a 24 horas, es decir, el evento ocurre menos de una vez al día): Circamareal (ritmos/ciclos que siguen las variaciones de la marea), circalunar (ciclos que siguen las fases lunares) y circaanulal/estacional (ciclos que siguen las variaciones del movimiento de traslación terrestre → copulación en primavera). Algunos ejemplos son el ritmo circaseptano (variaciones que aparecen cada 7 días) y el ciclo ovárico/menstrual (se completa en 28 días). Ultradiano: Ciclos fisiológicos de 20 o menos horas (por ejemplo, el apetito). Modelo de 2 procesos de la regulación del sueño (la propensión a dormir es el resultado de la interacción de 2 procesos): Proceso homeostático (cuanto más tiempo despierto, más ganas de dormir): o La somnolencia aumenta en función del tiempo pasado en vigilia y disminuye en función del tiempo pasado durmiendo. o Adenosina (sustrato fisiológico del proceso homeostático): Es resultado del catabolismo del ATP: Durante la vigilia se acumula adenosina por el gasto energético (trabajo) de las células. Excita los receptores A2A (facilita el sueño porque actúa sobre el centro impulsor del sueño) e inhibe los receptores A1 (centro impulsor de la vigilia). Actúa sobre el N ventrolateral del APO (zona del mecanismo flip-flop). Proceso circadiano (ciclos de 24 horas): o La somnolencia aumenta por la noche y disminuye por el día en los animales diurnos, y al revés den los nocturnos. o NSQ (dirige el proceso circadiano): Contiene un reloj biológico responsable de la organización de muchos ritmos circadianos del organismo (sueño, hormonas…). Su lesión no altera los ritmos sincronizados con el ciclo luz-oscuridad, pero si se le coloca bajo luz continua, su actividad se vuelve aleatoria (algo que no ocurriría si su NSQ estuviera conservado). Vía retinohipotalámica: Utiliza la melanopsina (fotopigmento que se encuentra en las células ganglionares de la retina) para regular el ciclo 111 o circadiano, reflejos pupilares y respuestas no visuales a la luz (envía información al NSQ, tálamo y N olivares). La secreción nocturna de melatonina contribuye al proceso circadiano: Es secretada por la glándula pineal (activada por la noche/oscuridad e inhibida por el día) y está gobernada/controlada por el NSQ. La melatonina señala la duración de la noche y participa en el control de los ritmos estacionales y circadianos de los animales. Alteraciones genéticas: Gen tau mutante: Mutación que hace que los ratones muestren un ritmo de actividad de 20 horas, algo más corto de lo normal. Ratones knockout: Carecen del gen de la melanopsina y ven considerablemente reducida su sincronización con la luz, pero al final, la alcanzan (parece que conos y bastones también contribuyen con la sincronización). Ratones con ambias copias de su gen Clock alteradas presentan una grave falta de ritmo circadiano. Si solo tienen una copia del gen alterada, los animales funcionan libremente durante unos días, pero de repente dejan de mostrar ritmo circadiano alguno. Circuito neuronal del ciclo sueño-vigilia (control neural del sueño): En narcolepsia existe un déficit de orexina (hipocretina) Hipotálamo (conexiones del NSQ): o Zona subparaventricular: Distribuye el output del NSQ (encargado del ritmo circadiano). o N dorsomedial: Sincroniza el ciclo sueño-vigilia con períodos de alimentación y con la disponibilidad de alimentos. Distribuye el output circadiano entre el centro hipotalámico de la vigilia (hipotálamo lateral → centro del hambre) y del sueño (N. ventrolateral del APO). o Hipotálamo lateral (HL): Segrega orexina (impulsa el despertar y recordamos que también la ingesta), permitiendo la flexibilidad del sistema y la adaptación a circunstancias externas. o N ventrolateral del APO (centro del sueño, recibe input del N dorsomedial): Lugar donde actúa la acumulación de adenosina. Grupo de neuronas gabaérgicas cuya actividad sobre los núcleos que producen la vigilia (HL) suprime la alerta y la activación comportamental. Induce el sueño. Mecanismo oscilador (flip-flop): Cuando el oscilador está encendido, los sistemas de arousal están activados y el APO ventrolateral está inhibida (despierto). Cuando el oscilador está apagado, ocurre lo contrario (dormido, arousal desactivado y APO ventrolateral activa). 112 La mayoría en el mesencéfalo La acumulación de adenosina puede inducir el sueño al inhibir las neuronas que producen la vigilia y activando las neuronas del APO ventrolateral. Las neuronas orexinérgicas del HL podrían actuar como interruptor, impulsando el despertar al estimular los centros de vigilia. TE (locus coeruleus → NE, rafe dorsal → 5-HT, SGPA → DA, ATV → DA, núcleos tegmentales → Ach) y diencéfalo (núcleo tuberomamilar del hipotálamo → histamina): Todos estos núcleos alcanzan el tálamo y la corteza, donde liberan sus NT para activarla. Forman el SARA (se encargan de la conciencia, activación, sueño-vigilia…). El nivel de activación de la FR indica el grado de vigilia/somnolencia del individuo. Control del sueño REM mediante el mecanismo flip-flop (en general, entramos en sueño REM cuando dispara Ach y disminuyen los niveles de 5-HT y NA): Región REM-ON (N sublateral dorsal del tegmentum): o o o En vigilia, el REM-ON está inhibido por la 5-HT, la NA y la orexina (estimulan el REM-OFF). Una vez dormidos, disminuyen los niveles de las 3 y comienza el cambio de REM-OFF a REM-ON (aunque no se sabe qué es lo que inicia el sueño REM). La activación de las neuronas REM-ON da lugar a la activación de mecanismos nerviosos que subyacen a las características del sueño REM: Conexiones inhibitorias hacia la médula (para provocar parálisis muscular) y conexiones excitadoras hacia la corteza (para provocan un EEG desincronizado y para la generación de ensueños). Región REM-OFF (SGP ventrolateral). 113 Imágenes complementarias: 114 T. 15: Bases biológicas de los trastornos de la conducta (psicopatología) Depresión: Sueño: o o o Endocrinología: o o o Reducción de estadios 3 y 4. Aumento de 1 y 2. Sueño REM: Disminuye su latencia (correlaciona con gravedad) y aumenta en la primera mitad de la noche. Es más vigoroso y los movimientos de ojos rápidos son más frecuentes. Se explica porque al haber menores niveles de NE y de 5-HT, antes aparece el sueño REM (y en esta fase es más fácil despertarse, quizás por eso hay más insomnio). Terapias de sueño: Privación específica de REM (aumentaría nivel de 5-HT y NA, ver página 113) y fototerapia (en el trastorno afectivo estacional). Fototerapia: Exposición a iluminación intensa durante varias horas al día Papel del eje hipotálamo-hipofisario-suprarrenal: Niveles elevados de cortisol (la adenohipófisis libera cantidades excesivas de ACTH, de hecho el test de supresión de dexametasona no suprime la liberación de cortisol). Una posible consecuencia puede ser la inhibición neurotrofa (-trofo → que se alimenta), provocando apoptosis neuronal (sobre todo en el hipocampo). Eje tiroideo: Las alteraciones del eje hipotálamo-hipofisario-tiroideo parecen estar relacionadas con déficits de la actividad serotoninérgica general. Pacientes deprimidos secretan el doble de GH durante 24 horas: Las personas sanas presentan un pico de secreción de la GH nocturno (cuando se puede usar esta hormona). En depresivos existe hipersecreción (aunque no se puede usar durante el día), por eso se dice que no presentan el pico de secreción nocturno. Neuroanatomía: o o o Aumento del flujo sanguíneo en la corteza frontal: Hiperactividad en la CCA e hipoactividad en el CPF (DL, VL, VM y orbitofrontal). Aumento del flujo sanguíneo en la amígdala. Disminución del flujo sanguíneo en parietal y temporal posterior. Factores que influyen en la depresión: Herencia y estación de nacimiento (mayores tasas de suicidios en personas nacidas en verano). Tratamientos: Fármacos, TEC, EMT, estimulación cerebral profunda y ketamina (es un antagonista del NMDA, se utiliza porque en depresión existen altos niveles de glutamato). 115 TB: Genes: Locus en 5 cromosomas autonómicos y en el cromosoma sexual X. En diversos estudios se ha implicado al gen que codifica el FNDC (factor neurotrófico derivado del cerebro). Neuroanatomía: Ventrículos agrandados (sobre todo si existen ciclos reiterados de cambio de ánimo → ciclación rápida). Litio: No sólo trata episodios agudos de manía e hipomanía, sino que fue el primer agente psicotrópico en el que se demostró la capacidad de prevenir episodios recurrentes de la enfermedad. Trastornos de ansiedad: Estructuras cerebrales implicadas: Amígdala, corteza cingulada, CPF e ínsula. Hiperactividad durante la R de estrés y de ansiedad en los sistemas: o o Hipotálamo-hipófiso-suprarrenal: Se asocia a emociones derivadas de situaciones incontrolables (como la depresión). Médulo-suprarrenal: Se asocia a emociones derivadas de situaciones de amenaza de pérdida de control (como la ansiedad). Neurotransmisores: GABA, NA y 5-HT. Principales trastornos de ansiedad: o Fobia social: Aumento en la activación de la amígdala cuando miraban expresiones faciales de enfado, repugnancia o miedo. Posible hiperactividad noradrenérgica (de ahí la efectividad de los betabloqueantes). o Trastorno de pánico: Neurotransmisores: NA aumentada, alteración en 5-HT (de ahí la eficacia de los ISRS) y alteración en GABA (de ahí la eficacia de las BZ). La colecistoquinina (hormona peptídica secretada en el intestino) genera pánico. Hipersensibilidad al CO2 y al lactato (bajo umbral de reacción → experimenta ataques de pánico ante un nivel de estas sustancias mucho más bajo que la media). Existe en el bulbo un monitor de alarma por asfixia que se dispara con excesiva facilidad en pacientes con T. de pánico. Alteraciones neuroanatómicas: - Locus coeruleus (NA). 116 - - o TOC: o Proyecciones hacia el hipocampo. Asimetrías hemisféricas del flujo sanguíneo en el giro parahipocampal. Menor volumen de los lóbulos temporales. Pequeñas lesiones de la sustancia blanca tras cada ataque de pánico y dilatación de los ventrículos laterales. Menor actividad en la corteza temporal anterior. Hipersensibilidad hipotetizada del sistema límbico. Focos epilépticos en el lóbulo temporal (y límbico) producen síntomas de pánico. Durante el ataque de pánico disminuye el flujo sanguíneo en la corteza orbitofrontal derecha, CCA y temporal anterior. Aumento en la actividad de la amígdala. Mayor actividad frontal en quienes lograron controlar el pánico. Sujetos con elevada ansiedad (pero no diagnosticados): Mayor activación de la amígdala y de la corteza de la ínsula (ambas relacionadas positivamente con las medidas de ansiedad de estos sujetos). Disminución de la latencia del sueño REM (como en la depresión). El bloqueo en la recaptación de serotonina (clomipramina) tiene efectos antiobsesivos. Exceso de DA: Los tics son una comorbilidad frecuente. Se propone que son expresiones conductuales de una disfunción de los ganglios basales de origen genético, manifestándose en Tourette como tics corporales y en el TOC como tics mentales. Hipótesis serotoninérgica-dopaminérgica: Exceso dopaminérgico por una posible disminución en la influencia inhibidora de la 5-HT sobre las neuronas de DA (conexiones entre neuronas de DA y 5-HT en los GB). Alteraciones neuroanatómicas: Proyecciones de la CPF orbitofrontal medial y aumento de la tasa metabólica cerebral (en la corteza orbitofrontal, en la cingulada y en el núcleo caudado). Tratamiento: Cingulotomía (también ha funcionado en depresión y otros T de ansiedad), lesiones frontales ventro-mediales y capsulotomía (lesión de la cápsula interna → fibras corticoespinales). TEPT: Modelo psicobiológico del desarrollo del TEPT (conexiones entre los síntomas y diversos mecanismos neurales): - - Del condicionamiento: Ciertos mecanismos de la amígdala mediados por receptores NMDA son importantes para desarrollar el condicionamiento del miedo. La sensibilización conductual: Esta sensibilización incrementa la magnitud de la respuesta tras la exposición a un E. 117 - Estresores reiterados potencian la función de la DA en el prosencéfalo (telencéfalo + diencéfalo). La extinción del miedo: El miedo en el TEPT puede depender de fallos o fragilidad de los mecanismos de extinción (antagonistas NMDA en la amígdala impiden la extinción del sobresalto mediado por el miedo). Algunas regiones que proyectan a la amígdala (como el hipocampo y el CPF) también puede que pierdan su eficacia para suprimir R de miedo aprendidas. Papel del cortisol: - - La exposición al estrés da lugar a niveles elevados de glucocorticoides (cortisol), lo cual parece causar pérdida celular y encogimiento de tejidos del hipocampo. Sin embargo, los sujetos con TEPT exhiben una reducción paradójica de cortisol a largo plazo, aunque en el LCR los niveles de ACTH sean altos. Puede ser que el mecanismo tenga más que ver con que los pacientes con TEPT presentan persistentes incrementos en la sensibilidad al cortisol. Esquizofrenia: Cambios neuroquímicos: o Hipótesis de la DA: o o o o Semejanza entre la psicosis anfetamínica (sobredosis de DA) y la esquizofrenia (se trasladó a ella la idea de una sobredosis de DA). Desaparición de los síntomas al introducir la clorpromazina (antagonista dopaminérgico). Esquizofrenia = Hiperfunción de circuitos de DA: Dudas si esta hiperfunción se debe a una liberación excesiva de DA, a un exceso de receptores dopaminérgicos o a un defecto den la corteza frontal y a un aumento en la mesolímbica. NA: Se sabe que los sistemas de NA intervienen en los estados psicóticos agudos (exceso de NA) y que sufren algún tipo de alteración durante períodos de exacerbación de la sintomatología. 5-HT: Los fármacos inhibitorios de la función serotoninérgica deberían desinhibir la transmisión dopaminérgica en el CPF y mejorar, por tanto, la clínica de la sintomatología negativa. GABA: Su disminución conduciría a una desinhibición del SNC, hecho relacionado con la sintomatología de la esquizofrenia. Glutamato: La fenciclidina (PCP) es un antagonista de los receptores NMDA (impide la excitación de los receptores de glutamato, inhibiéndolos). Produce alucinaciones auditivas, despersonalización, desorientación y agresividad. 118 Hipótesis sobre la esquizofrenia: o Neurodesarrollo: Daños durante el desarrollo embrionario. o Infección por neovirus. o Alteración del sistema inmunitario (exceso o déficit en el número de leucocitos): Un déficit de leucocitos favorece procesos infecciosos que podrían ser causa de la esquizofrenia. o Factores de riesgo ambiental: o Efecto estacional: Mayor probabilidad de sufrir esquizofrenia en personas nacidas a finales de invierno y principios de la primavera. Las mujeres embarazadas tienen una mayor probabilidad de contraer una enfermedad vírica en el segundo trimestre del embarazo, hecho que ocurre cuando los bebés nacen en las fechas señaladas. Carencia de tiamina: En madres desnutridas, existe una mayor probabilidad de tener un hijo esquizofrénico. Abuso materno de sustancias. Hipótesis de la excitotoxicidad: Excesiva transmisión excitatoria (provocada por glutamato, sobreactivación de sus receptores NMDA y AMPA) daña y destruye neuronas. Alteraciones cerebrales en la esquizofrenia: o Estructurales: Ventrículos: - - Agrandamiento de los ventrículos laterales (correlaciona con una peor respuesta a los antipsicóticos). Esquizofrenia con alteraciones ventriculares (agrandados) constituye un subtipo diferenciado de esquizofrenia caracterizado por un alto grado de deterioro cognitivo e inadaptación social. En estudios con gemelos, el gemelo sano no mostraba anomalías ventriculares. Sistema límbico: En el hipocampo se han observado células piramidales mal orientadas y desorden celular (correlaciona con la gravedad del trastorno). Se propone que puede estar causado por una alteración del desarrollo celular temprano o por una infecciona gripal durante el segundo trimestre de embarazo. Volumen neuronal: Reducción en el vermis cerebeloso, aumento del cuerpo calloso (en esquizofrénicos crónicos cuyo trastorno se inició en 119 fases tempranas de su vida) y reducción del volumen cortical frontal (resultados irregulares). o Funcionales: o Alteración en la lateralización funcional de los hemisferios (lóbulo frontal del HI más activo en reposo). Hipofrontalidad: Específico al realizar tareas (no en reposo). Posiblemente se relacione con la sintomatología negativa. Disfunción de los GB: Mayor densidad de receptores D2. Neurofisiológicas: Déficit en la percepción y en el procesamiento de E sensoriales (deterioro de la discriminación sensorial). Movimientos oculares de seguimiento suave y movimientos oculares sacádicos anormales. TR enlentecido. Alteraciones de la lateralidad cerebral. Anormalidades en los potenciales evocados. Algunos sujetos beben cantidades excesivas de líquidos (intoxicación acuosa) y desarrollan alteraciones en la densidad de la orina o en el equilibrio electrolítico. No me da tiempo a verme el T. 16 (aprendizaje y memoria), el T. 17 (amnesia anterógrada), el T. 18 (introducción a la neuropsicología) y toda la psicofarmacología (T. 20-26) 120