TEMA 10.pdf

Tema 10. Filogenia del sistema
nervioso
María Penado

marabilleira@pontevedra.uned.es
1. INVERTEBRADOS
A. Organismos unicelulares (bacterias y neuronas)
B. Organismos pluricelulares con células especializadas
C. Red nerviosa difusa
D. Sistema ganglionar
E. Encefalización
2. VERTEBRADOS
A. Polarización rostrocaudal
B. Especialización funcional dorsoventral
C. Extremo rostral subdividido: encéfalo anterior, medio y posterior

INVERTEBRADOS

La relación activa y adaptativa con el medio ambiente
comienza con las bacterias como la escherichia coli
Peculiaridades:
- Presenta receptores de glucosa y moléculas que se
encuentran en el ambiente
- Cada uno de los receptores desencadena una
respuesta en el interior de la bacteria que hace que se
mueva de una zona a otra (buscando alimentos o
huyendo de tóxicos)
- Las bacterias presentan memoria y recuerdan
sustancias nocivas
La integración de la información guiará la
actividad de los flagelos
INVERTEBRADOS: BACTERIAS
Halobacterium salinarium
Además de los receptores de e. coli existe un fotopigmento
sensible a la luz que es fuente de energía (cuando le da la
luz la bacteria se dirige a la fuente luminosa)
Capacidad de emitir comportamiento sin sistema nervioso
Similitud con el modo de actuar de la neurona con el
de la bacteria

La aparición de las células eucariotas
además de otros procesos trajo consigo la
aparición de organismos pluricelulares
(metazoos)
En los metazoos más antiguos como las
esponjas (poríferos) ya hay agrupación de
células con funciones específicas entre las
que destacan las células neuroepiteliales
que responden a estímulos táctiles y
químicos abriendo y cerrando los poros.
Células especializadas
INVERTEBRADOS: CÉLULAS ESPECIALIZADAS

INVERTEBRADOS: RED NERVIOSA DIFUSA
Representativos de las hidras, medusas, corales y anémonas (celentéreos)
El tejido nervioso forma una red nerviosa difusa que se extiende por todo el
cuerpo del animal.
Presencia de un tejido nervioso propiamente dicho junto con fibras musculares, glándulas
y células sensoriales.
Neuronas bipolares y multipolares sin diferenciación
funcional que hace que el impulso nervioso se
transmita en todas las direcciones por igual (no hay
polaridad), haciendo que cualquier estimulación
desencadene reacciones en el sistema efector (no hay
especialización regional)
En los celentéreos (medusas y anémonas) esa red nerviosa difusa
presenta neuroepiteliales sensibles a estímulos táctiles y
químicos que permiten un repertorio conductual más amplio
(movimiento, depredación, agresividad)

INVERTEBRADOS: SISTEMA GANGLIONAR (anélidos, artrópodos y moluscos)
Algunos celentéreos como las medusas muestran agrupaciones neuronales simples
formando el sistema paso en la organización del sistema nervioso: el sistema
ganglionar.
Unidad es el ganglio (masa neuronal compacta que favorece un contacto más
rápido y mayor integración de la información)
Sistema ganglionar formado por una parte central (ganglios) y una parte
periférica constituida por los receptores sensoriales y los nervios que llevan
información a los ganglios.
Ejemplo de este tipo de organización anélidos como las lombrices y sanguijuelas.

INVERTEBRADOS ENCEFALIZACIÓN
Cambio en el tamaño del ganglio ya que depende de la cantidad de
funciones que realice.
Agrupación de ganglios en especies como las lombrices de tierra
que permite una mayor integración de la información.
Formación de ganglios cerebrales o encefálicos
Fenómeno de agrupación de neuronas en la parte anterior del cuerpo de determinadas
especies, encefalización
Mayor grado de encefalización de invertebrados en artrópodos y
moluscos donde hay diversificación de órganos sensoriales (tacto,
audición, propiocepción, equilibrio y visión)
En estas especies aparecen apéndices articulados (patas y alas) en
artrópodos y tentáculos en moluscos que permiten ampliar el repertorio
conductual.

Invertebrados axones de gran calibre dispuestos longitudinalmente a lo largo del
animal para una conducción rápida de los impulsos nerviosos
Los axones gigantes permiten una elevada
velocidad del impulso nervioso sin que exista
mielina
Utilizadas en situaciones críticas como huida ya que no pueden ser moduladas
(se producen por sinapsis eléctrica)
Sistema nervioso de los invertebrados presenta limitaciones para aumentar su complejidad
Tanto en cefalópodos como en artrópodos la velocidad de
transmisión del impulso nervioso limita el tamaño que puede
alcanzar el sistema nervioso
En artrópodos el exoesqueleto presenta una limitación a la
hora de aumentar el tamaño corporal y del encéfalo cosa que
no pasa en los cefalópodos y explica la mayor capacidad de
aprendizaje de estos y la existencia de calamares gigantes

VERTEBRADOS

En los vertebrados se superan las limitaciones de los invertebrados para
aumentar tamaño corporal, lo cual conlleva un incremento de la masa
muscular y delas estructuras nerviosas que lo controlan además de la
presencia de vainas de mielina que aumentan la velocidad de
transmisión del impulso nervioso
Además en los vertebrados encontramos las siguientes
características:
Un SNC situado dorsalmente protegido por tejido óseo (cráneo y
columna) simetría bilateral y segmentado
Un SNP organización ganglionar
Diseño más básico del sistema nervioso de los vertebrados lo
encontramos en anfioxo o lamprea:
1. Polarización rostrocaudal
2. Especialización funcional dorsoventral
3. Extremo rostral subdividido: encéfalo anterior, medio y
posterior
VERTEBRADOS

a. Colículo superior
b. Cerebelo
c. Hemisferios cerebrales
Cambios en el SNC de los vertebrados producidos en las siguientes
estructuras:

VERTEBRADOS: COLÍCULO SUPERIOR
Es el centro visual primario en todos los vertebrados menos en los mamíferos (techo
óptico) que recoge información visual y de otros sistemas sensoriales para la iniciación del
comportamiento (conexión con el sistema motor)
La decusación que se produce en las vías visuales de los animales de visión panorámica
(ranas, ratones, conejos o peces) se mantiene en animales con visión binocular lo que
indica la utilidad de la decusación para respuestas como puede ser la de huida.
Igualmente el cruce de la información visual
resulta útil en animales como los peces, donde la
respuesta de huida se produce por la flexión de
los músculos axiales contralaterales a la posición
espacial por donde es percibido el peligro

Cerebelo, junto con los hemisferios cerebrales, es la estructura más variable de la
filogenia de los vertebrados debido al a mejora de las funciones motoras. A lo largo de
la evolución han ido apareciendo paulatinamente las siguientes partes:
- Arquicerebelo: sistema vestibular (peces cilclóstomos como la lamprea)
- Paleocerebelo: coordinación de los movimientos del tronco de los peces en la
natación (tiburones y rayas). La siguiente especie filogenéticamente más reciente
(salamandras y tritones) presenta una disminución del desarrollo del paleocerebelo
quedando prácticamente reducido al arquicerebelo y representa el cambio
evolutivo de adaptación a la vida terrestre.
- Neocerebelo: formado por hemisferios cerebelares y vermis medio y de aparición
más reciente interviene según sus distintas zonas en los distintos logros evolutivos
como especie.
- espinocerebelo (parte más central): movimiento del tronco y extremidades
- parte más lateral: coordinación fina de los dedos (más desarrollado en
primates)
VERTEBRADOS: CEREBELO

VERTEBRADOS: HEMISFERIOS CEREBRALES
En los peces y especies filogeneticamente más antiguas los hemisferios tienen función
principalmente olfativa y a medida que se utilizan para procesar la información de otros
sistemas sensoriales se produce una expansión de estos hemisferios cerebrales
Los ganglios basales modifican su estructura y función con la incorporación del habla
mientras que la amígdala se mantiene prácticamente inalterada (señales de alarma)
El gran cambio funcional que se produce en los hemisferios cerebrales de los mamíferos es
la incorporación de la neocorteza
El antecedente de la neocorteza en anfibios es el telencéfalo
dorsolateral mientras que en reptiles ya se observa una corteza
cerebral bien definida formada por tres capas
En mamíferos solo la corteza piriforme (paleocorteza) y la formación hipocampal
(arquicorteza) muestran tres capas, teniendo el resto seis capas y formando la corteza
filogenéticamente más nueva (neocorteza o isocorteza)
Es en la neocorteza donde se da una organización laminar y columnar con las células
piramidales como células características y áreas corticales especializadas

En el sistema nervioso de los mamíferos lo que marca diferencias es la presencia de
neocorteza
Antecedentes de la neocorteza es una red
asociativa en los anfibios y una corteza
cerebral formada por tres capas en los
reptiles
En mamíferos solo la corteza piriforme y
la formación hipocampal presentan tres
capas mientras que la neocorteza
presenta seis.
VERTEBRADOS 5. Corteza cerebral
Corteza presenta organización laminar y
columnar y especialización de neuronas
(células piramidales)
Tamaño de la neocorteza muy limitado en mamiferos filogeneticamente
más antiguos (erizo y murciélagos) mientras que en otros grupos como
primates y cetáceos llega a cubrir otras estructuras cefálicas.

El tamaño de las áreas de la neocorteza variará en función de los nichos ecológicos
que ocupen los animales:
- Corteza sensorial: en ratas el espacio dedicado a su parte visual mínimo en
comparación al que dedican a la parte somatosensorial (ciegas)
- Corteza motora primaria no varía mucho en las especies de mamíferos
(relacionada con la musculatura corporal) variando la representación de las
distintas regiones corporales en función de la utilización por parte del animal
(bigotes en ratas, dedos en ardillas, mapaches o primates)
- Áreas corticales de asociación: donde se integra la información sensorial para
responder de forma plástica a los retos ambientales (aquí si que hay aumento
del tamaño del encéfalo en primates y cetáceos)

Factores que pueden estar involucrados
en el desarrollo del encéfalo
1. Relación entre diferentes estrategias evolutivas y el CE
2. Factores fisiológicos relacionados con el CE
3. Factores ecológicos involucrados en el aumento del CE
4. Factores etológicos involucrados en el aumento del CE

El tamaño del encéfalo
Dos hechos destacables:
1. Los organismos con circuitos neuronales más numerosos
y complejos tienen incrementadas sus posibilidades de
supervivencia
2. El tamaño del encéfalo está determinado en parte por el
tamaño del organismo
Con el fin de tener una escala común para poder comparar el tamaño encefálico de
distintas especies independientemente de su peso corporal se habla de cociente de
encefalización (CE) que es el cociente entre el peso medio del encéfalo del una especie
determinada (Pa) y el que cabría esperar según su peso corporal (Pe) (fig. 9.28 página
377)
CE = Pa / Pe
CE > 1 hay tejido neuronal extra no dependiente del peso
corporal

1. Relación entre diferentes estrategias evolutivas y el CE
Dos tipos de estrategias evolutivas:
-Selección r: muchos descendientes que requieren pocos
cuidados (tortugas, ranas, orugas)
-Selección k: pocos descendientes muchos cuidados
(águilas, delfines o chimpancés)
Selección k promuevo periodos largos de aprendizaje donde interactúan
adultos y crías favoreciendo mayores desarrollos neuronales mientras que
la selección r promueve aprendizajes deterministas y poco plásticos que
no necesitan grandes encéfalos.

2. Factores fisiológicos relacionados con el CE
Termorregulación
Para mantener constante la temperatura corporal son necesarios
cambios en la tasa metabólica y en la frecuencia y calidad de la ingesta
que hace necesario un sistema nervioso específico para esta función
(sistema nervioso autónomo) además de cuidados postnatales
específicos que tienen que ser aprendidos para la supervivencia de la
especie.
Animales homeotermos tienen encéfalos más grandes que los
poiquilotermos.

3. Factores ecológicos involucrados en el aumento del CE
Longevidad: ya que cuanto mayores experiencias adquieren mejor
pueden aprovechar el ambiente que le rodea pero para que sea
posible tiene que tener un CE > 1 que le permita usar el tejido
neuronal extra.
Hábitos alimenticios. Animales que se alimentan de fruta
mayores encéfalos que los que se alimentan de hojas ya
que implica que tengan que distinguir entre periodos de
maduración.
Interacciones ecológicas entre distintas especies:
interacción depredador – presa (coevolución)

4. Factores etológicos involucrados en el aumento del CE
Juego: estimula el desarrollo y permite localizar,
identificar y acceder a nuevos recursos.
Interacciones sociales: la vida en grupo obliga a
desarrollar inteligencia social para una interacción
adecuada con otros miembros del grupo (cetáceos como
ballenas y delfines)

El encéfalo de los homínidos
1. El uso de herramientas
2. Cambios en la reproducción
3. Cambios en la ontogenia
4. Interacción social: el lenguaje
5. La especie humana

La primera especie del género homo apareció hace 1,9 – 1,6 millones de
años y recibió el nombre de homo habilis (supuso la desaparición del
australopithecus)
El paso de las distintas especies que componen el
género homo ha supuesto:
- Un incremento en el tamaño del encéfalo
- Una reestructuración importante de sus
encéfalos sobre todo a nivel de lóbulos frontales
(mayor plasticidad de conducta)
Esta evolución del encéfalo hasta llegar a su organización actual ha sido
gracias a una serie de cambios que se han producido

1. El uso de herramientas
La utilización de herramientas produjo un cambio en la
estructuración del encéfalo ya que:
-Necesita de una mente inteligente capaz de representar
el objeto final y anticipar su utilidad
-Movimientos precisos

2. Cambios en la ontogenia
La retención de características inmaduras en el estado adulto (neotenia) parece
estar involucrado en el desarrollo de la corteza cerebral:
1. Mantener la configuración craneana juvenil permite el desarrollo postnatal
del encéfalo
2. Periodos de proliferación celular que provocaron el desarrollo de la corteza
3. Más tiempo para modificar el funcionamiento y morfología del sistema
nervioso

3. Cambios en la reproducción
En el género homo hay menor dimorfismo sexual que hace sospechar que es posible
que se diese la monogamia y que toda la familia estuviese involucrada en el cuidado
de las crías.
Periodos más largos de convivencia padres - hijos
4. Interacción social
La vida en sociedad hace necesaria la interpretación de las
señales sociales de los que nos rodean, favoreciendo la
formación y desarrollo de zonas del cerebro específicas para
ello.

El lenguaje
La capacidad de comunicación está estrechamente
ligada con la inteligencia y favorece el desarrollo de
regiones encefálicas específicas del lenguaje.
Asimetría cortical en relación con el lenguaje ya está
presente en gorilas y chimpancés
5. La especie humana
El desarrollo cultural cambia el entorno haciendo que
se diversifiquen las relaciones sociales y se planteen
nuevos retos que hace que existan presiones
selectivas en nuestro encéfalo para que cambie

EXÁMENES

Un cociente de encefalización superior a 1 indica
a.Un gran tamaño corporal
b.Que el encéfalo es menor que el que corresponde al
tamaño corporal
c.Que existe en el encéfalo tejido neural dedicado a
funciones que no están relacionadas directamente
con el tamaño corporal
d.Un encéfalo de gran tamaño

Un cociente de encefalización superior a 1 indica
c. Que existe en el encéfalo tejido neural dedicado a
funciones que no están relacionadas directamente
con el tamaño corporal

¿Cuál de las siguientes características corresponde a la
estrategia reproductiva k?
a.El número de descendientes en cada ciclo
reproductivo es alto
b.Los descendientes tienen un rápido desarrollo que
les lleva a alcanzar pronto la madurez sexual
c.Favorece el desarrollo del sustrato neuronal
necesario para el aprendizaje y la plasticidad
neuronal
d.Todas las opciones anteriores se corresponden a la
estrategia reproductiva k

¿Cuál de las siguientes características corresponde a la
estrategia reproductiva k?
c. Favorece el desarrollo del sustrato neuronal
necesario para el aprendizaje y la plasticidad neuronal

Los ganglios cerebrales o encefálicos de los invertebrados
a.Controlan el resto de los ganglios metaméricos
b.Supusieron un gran avance filogenético para
aumentar la velocidad de procesamiento sensorial
c.Organizan gran parte del comportamiento animal
d.Las tres anteriores son ciertas

Los ganglios cerebrales o encefálicos de los invertebrados
d. Las tres anteriores son ciertas

TEMA 10.pdf

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

Similar a TEMA 10.pdf

Similar a TEMA 10.pdf (20)

Último

Último (20)

TEMA 10.pdf