Resumen Circuitos Neurales Fisiologia 2 PDF

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Resumen de circuitos neuronales de fisiologia Dr Acevedo...

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20 Circuitos Neurales

2-10-2016

5 circuíos neuronales 5.1 circuitos excitatorios e inhibitorios TRANSDUCCIÓN EN POSTSINÁPTICOS

LA

NEURONA

POSTSINÁPTICA:

POTENCIALES

Hay dos tipos de sinapsis químicas: 1) Sinapsis excitatoria: la unión del neurotransmisor al receptor produce una despolarización de la membrana possináptica llamada potencial excitatorio postsináptico, PEPS. El PEPS es un potencial electrotónico o graduado; su amplitud depende del número de canales abiertos y se propaga con decremento. 2) Sinapsis inhibitoria: la unión del neurotransmisor al receptor produce una hiperpolarizacion de la membrana postsináptica llamada potencial inhibitorio postsináptico, PIPS. El PIPS es igualmente un potencial graduado. Características de los potenciales postsinapticos a) Amplitud: los potenciales postsinápticos son de pequeña amplitud, ya que pueden medir entre 0,2 a 0,4 mV. Normalmente se requieren múltiples potenciales postsinápticos para que la neurona postsináptica alcance el umbral.

b) Duración: a diferencia de los potenciales de acción que tienen un desarrollo temporal muy rápido, los potenciales postsinápticos presentan una duración muy larga, por término medio pueden durar unos 15 mseg. c) Retardo o retraso sináptico: desde la llegada del potencial de acción al terminal presináptico hasta que se producen los cambios de potencial en la membrana postsináptica hay una latencia de 0,3 a 0,5 ms. d) Fatiga sináptica: la respuesta postsináptica va declinando en amplitud pudiendo llegar a desaparecer si la frecuencia de potenciales de acción de la neurona presináptica es muy alta. Esto es debido al agotamiento del neurotransmisor, ya que si se aplica externamente la sinapsis responde. e) Dependencia del medio externo, las sinapsis química por el hecho de utilizar una sustancia que ha de recorrer el espacio extracelular está sometida a las influencias que se puedan producir en dicho medio.

5.2 Circuitos locales y redes neuronales Una red neuronal es un sistema de procesamiento de información que tiene en común ciertas características con las redes neuronales biológicas. Las redes neuronales artificiales han sido desarrolladas como generalizadores de modelos matemáticos de cognición humana o biología neuronal basados en suposiciones: 1. El procesamiento de información ocurre en muchos elementos simples llamados neuronas. 2. Las señales se pasan entre neuronas sobre enlaces de conexión 3. Cada enlace de conexión tiene un peso asociado, el cuál, en una típica red neuronal, multiplica la señal transmitida. 4. Cada RED NEURONAL aplica una función de activación (usualmente no lineal) a su aporte neto (la suma del aporte neto ponderado) para determinar su señal de salida. Existen neuronas que liberan neurotransmisores Inhibitorios que causan una hiperpolarizacion de la membrana post- sináptica y otras que liberan neurotransmisores excitatorios, los cuales provocan la despolarización de la membrana post – sináptica En Las comunicaciones se observan dos fenómenos

• Potencial Post – Sináptico Excitador (PEPS). EL transmisor aumenta la permeabilidad par el Na+ – Ca++. La entrada de Na+ determina un aumento del potencial de reposo. Cuando este potencial llegue a un cierto nivel se desencadenará un potencial de acción que excitará a la membrana. La membrana postsináptica podrá, por lo tanto transmitir excitaciones, por ello también puede sufrir procesos de Sumación. 

Sumación temporal: A la sinápsis excitadora le llegan varios estímulos sucesivos y rápidos, de manera que se añaden uno a otro, por lo que si superan el umbral tendremos un potencial postsináptico, es decir, varios sitios de la membrana son excitados simultáneamente y conllevan a la generación de un

Potencial de Acción 

Sumación espacial: La activación simultánea de varias sinápsis cercanas en el espacio aumenta la polarización. El resultado de lugar a un potencial postsináptico, es decir, si un lugar de la membrana es excitado repetidas veces y las sinapsis son suficientemente rápidas se genera un EPPS y por tanto un

Potencial de Acción. • Potencial Post – Sináptico Inhibidor (PIPS): El transmisor actúa sobre un receptor inhibidor, aumentando así la permeabilidad del Cl- - K+, con lo que se produce una mayor hiperpolarizacion de la membrana de la membrana post – sináptica.

Durante uno de estos períodos de inhibición es mucho más difícil provocar un potencial de acción, ya que el umbral aumenta, por lo que la neurona necesitará mucha más estimulación. a) Despolarizante: se dice que la sinapsis es excitadora b) Hiperpolarizante: se dice que la sinapsis es inhibidora

Circuitos Divergentes: el estímulo que parte del receptor R, ha llegado a la médula por una sola neurona sensitiva. En la médula espinal esta neurona se ramifica profusamente para llevar el estímulo a cinco motoneuronas del asta anterior de la médula. Estas motoneuronas, a su vez, se ramifican a nivel de los efectores, determinando así la contracción de un gran número de fibras musculares. Circuitos convergentes: La respuesta de la motoneurona depende, por lo tanto, de la interacción de múltiples vías provenientes de diferentes estructuras del sistema nervioso central Un importante ejemplo de estos circuitos está dado por la convergencia de vías cortico-espinales, retículoespinales, vestíbulo-espinales, rubro- espinales, entre otros, sobre las motoneuronas del asta anterior de la médula espinal

Circuitos reverberantes: En estos casos un impulso único genera múltiples respuestas que pasarán por la vía eferente al órgano efector. La reverberación resulta porque el impulso, al pasar por los puntos (B) y (C), no sólo continúa longitudinalmente por la vía aferente, sino mediante una sinapsis retorna, por

circuitos neuronales recurrentes, hacia la neurona (A). Esta modalidad de organización espacial es muy frecuente a nivel de las conexiones intracorticales

5.3 transmisión y procesamientos de la información 1. Fibras nerviosas que transmiten diferentes tipos de señales y su clasificación fisiológica • • •

Algunos impulsos se transmiten rápidamente y otros muy lento Fibras: 0,5 a 20 um diámetro Velocidad de conducción 0,5 a 120 m/seg.

Clasificación general: • •

Fibras A grandes mielínicas Fibras C pequeñas amielínicas

2. Clasificación alternativa • • • • •

Grupo Ia Grupo Ib Grupo II Grupo III Grupo IV

Transmisión de señales de diferente intensidad por los fascículos nerviosos: sumación espacial y temporal. • • •

Sumación espacial La potencia creciente de la señal se transmite por un N° cada vez mayor de fibras Campo receptor de la fibra

Transmisión y procesamiento de señales en grupos de neuronas transmisión y procesamiento de señales de grupos neuronales • •

El SNC tiene múltiples agrupaciones Ej. Corteza, núcleos, etc c/u características propias en general comparten algunos principios

Transmisión y procesamiento de señales de grupos neuronales

•

Estímulos por encima o x debajo del umbral: excitación o facilitación

Transmisión y procesamiento de señales de grupos neuronales •

Inhibición de un grupo neuronal – Algunas fibras inhiben las neuronas en vez de excitarlas

Transmisión y procesamiento de señales de grupos neuronales • • •

Divergencia de las señales que atraviesan los grupos neuronales Por amplificación En múltiples vías

Estímulos umbrales y subumbrales • •

Estimulo subumbral: no genera respuesta. Estimulo umbral: genera una respuesta en algunos de los axones del nervio. Con este estimulo logramos determinar la latencia Onsett de las fibras de conducción más rápidas ya que estas tienen menor umbral y mayor diámetro y por lo tanto menor resistencia en la conducción del impulso, todo lo anterior también depende de la relación espacial entre las fibras nerviosas y el estimulador (o sea cercanía entre ellos)..

Divergencia en la misma vía

Divergencia en múltiples vías

5.4 circuitos corticales La corteza cerebral del ser humano contiene aproximadamente 20 mil millones de neuronas en un área de 2,5 m2 si se desplegaría y extendería. Las neuronas se conectan entre si y forman “comunidades o redes” algunas con funciones sensoriales, otras con funciones motoras y otras con funciones complejas de asociación. Las redes sensoriales están formadas por grupos de neuronas de la corteza parietal, temporal y occipital, constituyen un portal obligatorio para la incorporación de información sensorial a los circuitos corticales; mientras que las redes motoras están formadas por las neuronas de la corteza frontal, proporcionan una vía final común para la coordinación de las actividades motoras complejas. Según criterios neurobiológicos actuales las funciones cognitivas y conductuales están coordinadas por cinco “redes nerviosas” a gran escala que contienen componentes corticales y subcorticales (estructuras profundas) conectados. • • • • •

Red del lenguaje. Red parietofrontal de la orientación espacial (corriente dorsal). Red occipitotemporal del reconocimiento de rostros y objetos (corriente ventral). Red prefrontal del comportamiento y la atención. Red límbica de la memoria y la emoción.

1- RED DEL LENGUAJE Permite la comunicación entre personas y la reestructuración de los pensamientos vinculándolos a símbolos arbitrarios que llamamos palabras. El polo posterior se denomina zona de Wernicke ubicado en el lóbulo temporal y un ribete del lóbulo parietal.

Es el centro de comprensión del lenguaje, transforma los estímulos sensoriales en representaciones verbales nerviosas de forma que estas puedan dar a la palabra su significado. El polo anterior se denomina área de Broca ubicado en la parte posterior de la circunvolución frontal inferior y una franja de la CPF. Es el centro de expresión del lenguaje, transforma las representaciones verbales nerviosas en secuencias articuladas, de forma de poder emitir las palabras en forma de lenguaje hablado o escrito. El área de Broca contiene las neuronas motoras involucradas en el control del lenguaje, nos permite usar las palabras correctamente para que tengan un sentido y nos permita comunicarnos con eficacia. 2- RED PARIETOFRONTAL DE ORIENTACION ESPACIAL Está formada por tres componentes corticales: la corteza del cíngulo que da acceso a un mapa límbico de motivación de espacio extrapersonal, la corteza parietal posterior genera un mapa sensorial-representativo y los campos oculares frontales que genera estrategias motoras de conductas de atención. Esta red también está formada por componentes subcorticales el núcleo estriado y el tálamo. El hemisferio derecho dirige la atención de “todo” el espacio extracorporal (izquierdo y derecho), mientras que el hemisferio izquierdo dirige la atención del hemiespacio derecho únicamente. 3- RED OCCIPITOTEMPORAL DE RECONOCIMIENTO DE ROSTROS y OBJETOS La información perceptiva sobre las caras y los objetos se codifica inicialmente en la corteza visual 1° y 2°, y luego se trasmite a las áreas de asociación occipitotemporal para el reconocimiento de estas. Esta función se produce selectivamente en el hemisferio derecho. A poco de nacer los bebes reconocen rasgos del rostro de su madre y fijan su mirada en ella, una conexión necesaria para su buen desarrollo. 4- RED PREFRONTAL DEL COMPORTAMIENTO Y LA ATENCION El lóbulo prefrontal es el responsable de procesos cognitivos complejos, las llamadas funciones ejecutivas. Estas funciones son operaciones mentales dirigidas hacia un fin que permiten el control conductual, es decir, posibilitan que podamos elegir, planificar y tomar decisiones voluntarias y conscientes. Según Elkhonon Goldberg, el lóbulo prefrontal es al cerebro lo que un director a una orquesta: coordina y dirige las otras estructuras grises del cerebro en una acción concertada. Es un centro neuronal donde se combinan los aspectos cognitivos, emocionales, volicionales y perceptivos necesarios para la conducta adecuada a un fin y a un contexto. La corteza prefrontal desempeña un papel decisivo en las funciones ejecutivas a través de la integración de la información, permitiendo determinar objetivos y la

organización de los planes de acción para realizarlos. Constituye una región cerebral que nos hace humanos y únicos porque es de las más recientes filogenéticamente y la última en madurar en la ontogénesis. La corteza prefrontal actúa a través de redes de neuronas, es el área más altamente interconectada con otras regiones del cerebro. Genera constantemente esquemas nuevos para la acción voluntaria, las decisiones, la volición y las intenciones. Estos esquemas implican la formulación de metas, selección de respuestas, programación y el inicio de la acción, en donde los mecanismos ejecutivos de supervisión controlan todos los procesos motores y sus resultados.

Conclusiones El SNC está formado por millones de neuronas que se encuentran organizadas en circuitos neuronales, por los cuales se transmiten los impulsos nerviosos • Circuito sencillo.- una neurona presináptica estimula a otra postsináptica, que a su vez estimula a otra más, y así sucesivamente. Una sola neurona presináptica puede tener sinapsis con varias postsinápticas. • Circuito divergente.-el impulso de una sola neurona presináptica causa estimulación de un número creciente de células en el circuito. • Circuito convergente.-la neurona postsináptica recibe impulsos de varias fuentes distintas • Circuito reverberante u oscilatorio.- el impulso estimula la primera neurona a su vez estimula la segunda y así sucesivamente. • Circuitos en paralelos postdescarga.- en ellos, una sola neurona presináptica estimula un grupo de neuronas, cada una de las cuales tiene sinapsis con una neurona postsináptica común....