Existen claves químicasque guían a los axonesen su desarrollo

plan motor

plan motor

Experimentos de psicología comportamental:

Animales que crecieron en la oscuridad: ciegos

Chicos operados de cataratas a los 8 años: ciegos.

Adultos operados de cataratas (desarrolladas tardíamente): videntes.

Alteración del desarrollo de columnas de dominancia ocular, en monos

Hubel & Wiesel, 1977Selectividad a orientación inalterada.El ojo ocluído es comportamentalmente ciego.

En el CGL siguen habiendo células que responden al ojo deprivado. Se desarrollan las bandas de los dos ojos.

Fisiológicamente las células responden normalmente.

Anatómicamente están deformadas: son más pequeñas que las normales,en un factor 2/3.

pálidas pálidas

Existencia de un período crítico

Se puede lograr una reversión del efecto, si se abre el ojo ocluído y se sutura el otro (dentro del período crítico).

No se revierte el efecto fuera del período crítico.

No se revierte el efecto si se abre el ojo ocluído, y ambos ojos quedan abiertos.

Se abren los 2 ojos,luego de ocluir el izquierdo.

Se ocluye el izquierdo, y luegose abre el izquierdo y ocluye el derecho.

Oclusión tardía del derecho.

Alteración del desarrollo de columnas de dominancia ocular: deprivación monocular

Las columnas de dominancia ocular no se desarrollan si se suturanambos ojos.

Las columnas de dominancia ocular se desarrollan in utero

y se agudizan durante el desarrollo.

Alteración del desarrollo de columnas de dominancia ocular

Wiesel, 1982

Desarrollo de las columnas de dominancia ocular

Morfología de las neuronas geniculocorticales

Antonini& Stryker, 1993

Dependencia del efecto con el tiempo al que se realiza la sutura

Pacientes estrábicos no desarrollan neuronas binoculares.

Las columnas de dominancia ocular no se desarrollan, si se bloqueala actividad espontánea de las células ganglionares de la retina duranteel desarrollo.

Tampoco se desarrollan si se estimulan sincrónicamente los dosnervios ópticos.

Se desarrollan sin células binoculares (como en los pacientes estrábicos)si se estimulan alternadamente ambos nervios ópticos.

La retina genera ondas espontáneas de actividad en el período intrauterino(cuando los fotorreceptores aún no funcionan).

Meister et al, 1991

Potenciación y depresión de sinapsis

Blakemore, Cooper, Nature 1970

Entrenamiento: 135° Entrenamiento: 0° Entrenamiento: normal

Sengpiel et al., Nature Neuroscience 1999

Neuronas corticales separadas menos de 300 m tienen 5.6 ± 3 toques (con o sin sinapsis)

Kalisman et al, PNAS, 2005

Plasticidad en los colículossuperiores

Knudsen et al, 1999

Organización topográfica de la corteza

El homúnculo motor

Características de la representación del mundo sensorial / motor

que queremos modelar:

• El sistema nervioso utiliza mapas continuos (= topográficos).

• Los estímulos más frecuentes son los más representados.

• Si se modifica la frecuencia de estímulos, se distorsiona el mapa.

• Existen fenómenos de interferencia.

Modelo de Linsker (1986)

fotorreceptores

representaciónde la secuencia

bipolaresganglionaresLGNV1V2 ...

Representación 2D

capa i

columna j

neurona ij

sinapsis entrelas neuronas (i - 1, j + 1) (i, j)

Aprendizaje

w (i-1, k)(i,j) = (vij vi-1,k + vi-1,k + vij + )

Neuronas lineales:

vi,j = i,j + w (i-1, k)(i,j) v i-1, kk

i

j

w(ij)(kl) satura en valores wmax y wmin

wmax

wmin

0

ruido blanco

wmax

wmin

0

Pesos sinápticossaturados

Suma de la actividaden el campo receptivo

Entrenamiento de la primera serie de pesos sinápticos

ruido blanco

wmax

wmin

0

Pesos sinápticosconcéntricos

Grado de contraste circularen el campo receptivo

Entrenamiento de la segunda serie de pesos sinápticos

ruido blanco

wmax

wmin

0

Pesos sinápticosconcéntricos

Grado de contraste circularen el campo receptivo

Entrenamiento de la tercera serie de pesos sinápticos

wmax

wmin

0

Pesos sinápticoselongados

Grado de contraste elongadoen el campo receptivo

Entrenamiento de la quinta serie de pesos sinápticos

Pregunta para pensar:

¿Por qué se desarrollan los campos receptivos concéntricos yelongados en el modelo de Linsker?