Neurofisiología

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LEY de Nota Justa:

p(Nota) <= p(Materia)

La proporción de preocupación dada a una nota nunca debe ser mayor que

la proporción de preocupación dada a la materia

Contenidos Oficiales Bases Conceptuales:

•Paradigmas en Neurociencia y Comportamiento humano

•Rol del psicólogo como neuropsicólogo y neurocientífico

•Principios generales de organización del SN

•Conducta y Genética

•Apoptosis

Anatomía y Fisiología del SN

•Neurona (Tipos, función, membrana, partes, proteinas, canales)

•Glías (Tipos, funciones, aporte a transmisión, metabolismo y actividad neuronal)

•Potenciales (de membrana, graduado, de acción, rol de glías)

Sinapsis

•Sinapsis eléctricas y químicas

•Detalles de ssinapsis química: (Síntesis, almacenamiento, liberación, recepción, neuromodulación, procesos asociados

•Propagación de señal nervio-músculo

•Integración sináptica (excitatoria, inhibitoria, según lugar de contacto, configuración de respuesta única)

Organización anatómica del SNC y Desarrollo

•Desarrollo neuroembriológico y formación de estructuras

•Planos y ejes de observación de estructuras

•Principales divisiones del SNC (médula, bulbo, protuberancia, mesencefalo, cerebelo, diencefalo, telencéfalo (S Límbico, Nucleos basales, Corteza)

•Sistemas funcionales, vias, mapa topográfico, contralateralidad

Sistemas Neuroquímicos: •Vias y Redes Noradrenérgicas, Dopaminérgicas, Serotoninérgicas, Colinérgicas, GABAérgicas y Glutamatérgicas

•Características

INTRODUCCIÓN

Paradigmas • Cognitivista:

– “Los Procesos Psicológicos serían originados por el operar de la mente” – Representaciones, Símbolos,

• Informático: – “El comportamiento es el resultado de un procesamiento de información por

el SN” – Señales, Codificación, Transmisión, Procesamiento, Almacenamiento,

Recuperación…

• Neuronal: – “El operar del Sistema Nervioso se da desde la interacción entre neuronas” – Impulsos, Redes, Vías…

Conceptos • Sistema: “conjunto definido y ordenado de elementos

interactuantes” • Sistema material: “Ocupa espacio físico” • Sistema vivo: “Sistema material con organización

autopoyética • Org. Autopoyética: “Sistema de interacciones

intrínsecas que se caracteriza porque las secuencias de interacciones terminan generando los mismos elementos que la iniciaron”

Teoría Biológica del Conocimiento • Células: autopoyéticos de

verdad.

• Sistemas Pluricelulares: Compuestos de sistemas vivos.

• Sociedades: Compuestos de pluricelulares?

• Estructura: disposición espacial de sus elementos. [Anatomía]

• Funciones: interacciones (cambios energéticos) entre sus elementos. [Fisiología]

• La estructura del sistema primario DETERMINA su función (y los posibles cambios que pueda tener).

Cambios en Sistemas Vivos primarios • Cambios: “resultado de interacciones”

– De estado estable: es duradero, mediato, permanente – Respuesta: es efímero, inmediato

• Interacción gatilla cambios, no los especifica

– Provoca, no lo determina

• Interacción intrínseca:

– Realizada por sus propios elementos – No produce cambios estables

• Interacción extrínseca: – Con ambiente (con sistemas independientes). – Puede inducir cambios en estado estable por repercutir en ciclos de interacción intrínseca.

Cambios en SN

• Cambios inmediatos: son las conductas

• Cambios mediatos: generan diferenciación, maduración, aprendizaje.

SN, el cerrado

• Opera de manera cerrada (su nutrición y energía son abiertas)

• Conductas = Sist. Nervioso interactuando con ambiente

Enfoques • Psicólogo:

– “Especialista en comportamiento (humano)” – Dominio relacional (Conductas)

• Neurobiólogo: – “Descripción, explicación y comprensión del operar del sistema nervioso” – Dominio del Sistema Nervioso

• Psicofisiólogo: – “Establece relaciones entre la biología del sistema nervioso y conductas

definidas”

• Neurociencias: convergencia de distintos ámbitos de estudio (Informática, Psicología, Neurobiología, …)

UN POCO DE HISTORIA 1700, Egipto: Cerebro

Antigüedad

• Siglo 10 DC

– Najab ud-din Muhammad:

enfermedades neurológicas y psiquiátricas

– Averroes: Fotorreceptores, Parkinson

Era moderna • Camillo Golgi, 1890: Microscopio y sal de cromato de plata. • Santiago Ramón y Cajal: Doctrina Neuronal (vs Doctrina

Reticular) • Nobel 1906: Ramón y Cajal con Golgi • Broca: Especialización de areas cerebrales • FRENOLOGIA! • Wernike y areas de lenguaje • Brodmann

Santiago Ramón y Cajal

Camillo Golgi

Paul Broca

Karl Wernicke

Brodmann

Doctrina Neuronal

Cerebro compuesto de Neuronas

Las neuronas son Células

Las neuronas pueden diferir en tamaño, forma y estructura

según lugar y función

El Núcleo es clave Fibras nerviosas son

crecimientos de células nerviosas

Células nerviosas son generadas por división

celular

No hay continuidad citoplasmática*

Polarización dinámica: Aunque “puede”

transmitir en cualquier dirección, existe una dirección preferida

Sinapsis: una barrera que permite

transmisión *

Unidad de transmisión: el contacto siempre será o excitatorio o

inhibitorio *

Ley de Dale: cada terminal nerviosa libera

un solo tipo de neurotransmisor *

(* = no tan cierto)

Ramas de Neurociencia

Neurociencia Molecular y Celular

Neurociencia Conductual

Neurociencia de Sistemas

Neurociencia del Desarrollo

Neurociencia Cognitiva

Neurociencia Teórica y

Computacional

Neurología y Psiquiatría

Ingeniería Neural

Neurolingüística

Estudios de Neurociencia

(Filosofía, interdisciplinas)

Neuroimagenología

Neurociencias no Conductuales

• Neurobiología

• Neurologia

• Neurofisiología

• Neuroanatomía

• Neurofarmacología

Neurociencias Conductuales

• Psicobiología

• Psicología Fisiológica

• Psicofisiología

• Psicofarmacología

• Neuropsicología

• Neurociencia Cognitiva

A PROFUNDIZAR

Datos freaks

• Humanos:

– 100.000.000.000 neuronas

– 100.000.000.000.000 sinapsis

– 4.000.000.000 transistores en un pc

Conectoma • Nematodo, Caenorhabditis

elegans – 302 neuronas

• Mosca de la fruta, Drosophila melanogaster – 100.000

• Humano, Homo Sapiens:

– ~100.000.000.000

Imagenología

Tipos

• MRI: Magnetic Resonance Imaging

• fMRI: functional Magnetic Resonance Imaging

• PET: Positron Emission Tomography

• CAT: Computed Axial Tomography

• EEG: Electroencefalografía

• MEG: Magnetoencefalografía

Resolución Temporal vs Espacial

MRI

• Tejido magnetizado emite radiofrecuencia diferenciada.

• Alta resolución espacial (milimétrica)

• Baja resolución temporal (segundos a horas)

• Excelente para anatomía

fMRI

• Basado en MRI, pero observa cambios en oxigenación de la sangre

• Alta resolución espacial (milimétrica)

• Baja resolución temporal (varios segundos a horas)

PET

• Mide radiación desde moléculas etiquetadas radioactivamente e inyectadas.

• Efecto dura poco, no puede usarse en periodos prolongados

• Observa metabolismo neuronal

• No tan baja resolución temporal

• No tan alta resolución espacial

CAT

• Rayos X desde varias direcciones genera imagen en 2D o 3D

• Simple y rápido de hacer (sale en minutos del horno)

EEG • Electrodos sensan actividad eléctrica neuronal

• ALTISIMA resolución temporal (milisegundos)

• PESIMA resolución espacial (centímetros, con suerte)

MEG • Como EEG pero lee campo

magnético generado por corriente, llega a mayor profundidad y sin distorsión

• Buena resolución temporal

• Mejor (pero no buena) resolución espacial

Diffusion MRI • Método especial dentro

de MRI

• DTI: Diffusion Tensor Imaging, útil para ver axones o fibras

• DWI: Diffusion Weighted Imaging, útil para ver somas

Neurofisiología

Estrategias clásicas de investigación

• Histología: Estudio de los tejidos del organismo

• Autopsias: Estudio de cadáveres (o eso espero)

• Registros (Electro)fisiológicos

• Imagenología

Métodos de Estudio en Neurociencia

Imagenología:

• MRI: Magnetic Resonance Imaging

• fMRI: functional Magnetic Resonance Imaging

• PET: Positron Emission Tomography

• CAT: Computed Axial Tomography

Electrofisiológicos:

• EEG: Electroencefalografía

• MEG: Magnetoencefalografía

• EP: Evoked Potentials (Potenciales Evocados)

• Single-Cell Recording (Registro de Célula Única)

• Estimulación Eléctrica Directa

• rTMS: repeated Transcranial Magnetic Stimulation

Otros:

• Autopsias

• Lesiones

• Métodos Bioquímicos

• Métodos Genéticos (Gemelos, Adopción, Modificación Genética)

• Células Madre

CAT: Tomografía Axial Computarizada

• Desde 1896 por Wilhelm Röntgen (Rayos X) • Desde 1976 se “computariza” por Hounsfield y

Cormack • Tomografía: “rebanada” y “descripción” • Rayos X desde varias direcciones genera imagen

en 2D o 3D • Simple y rápido de hacer (sale en minutos del

horno)

PET: Tomografía por Emisión de Positrones

• Primero en observar actividad cerebral • Mide radiación desde moléculas etiquetadas

radioactivamente e inyectadas. • Moleculas: Oxígeno, Agua, Drogas, etc. • Efecto dura poco, no puede usarse en periodos

prolongados • Observa metabolismo neuronal • No tan baja resolución temporal • No tan alta resolución espacial

MRI: Imagenología por Resonancia Magnética

• Tejido magnetizado emite radiofrecuencia diferenciada. • Cómo funciona:

– Pulso de Radiofrecuencia por magnetos “alinea” átomos de hidrógeno al campo magnético

– Al soltar el pulso, se libera energía como “radiotransmisión” muy particular (que se registra)

– Unidades básicas: “voxels” (pixeles volumétricos)

• Alta resolución espacial (milimétrica) • Baja resolución temporal (segundos a horas) • Excelente para anatomía

fMRI: Imagenología por Resonancia Magnética… Funcional

• Basado en MRI, pero observa cambios en oxigenación de la sangre

• Funcionamiento: – BOLD: Blood Oxigen Level Development

– Hemoglobina cambia su “radiotransmisión” según su nivel de oxigenación

• Alta resolución espacial (milimétrica)

• Baja resolución temporal (varios segundos a horas)

EEG • Electrodos sensan actividad eléctrica neuronal

• ALTISIMA resolución temporal (milisegundos)

• PESIMA resolución espacial (centímetros, con suerte)

Resolución Temporal vs Espacial

MEG • Como EEG pero lee campo magnético generado por

corriente, llega a mayor profundidad y sin distorsión

• Buena resolución temporal

• Mejor (pero no buena) resolución espacial

Diffusion MRI

• Método especial dentro de MRI

• DTI: Diffusion Tensor Imaging, útil para ver axones o fibras

• DWI: Diffusion Weighted Imaging, útil para ver somas