Plasticidad cerebral

PLASTICIDAD
CEREBRAL
Psiquiatría de Adolescentes
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El término plasticidad fue introducido en 1890 por el psicólogo norteamericano William
James, y con el describía la naturaleza modificable del comportamiento humano.
En los últimos años del siglo XIX, Santiago Ramón y Cajal propuso que estas
modificaciones comportamentales tendrían seguramente un sustrato anatómico atribuible
al cerebro, y que los cambios de duración variable en la función sináptica que se presentan
con origen en estímulos externos condicionan aprendizaje, cambios plásticos funcionales
en las propiedades de las neuronas o en sus interconexiones.
PLASTICIDAD CEREBRAL

everything you learn physically alters
your brain and physically alters who you
are. If you generalize learning to not
only school but social interactions it also
suggests that every person you meet
and learn about has an impact,
whatever the size, on the structure of
your brain.

El sistema nervioso experimenta cambios estructurales y funcionales,
los cuales se manifiestan en el número de contactos sinápticos que
forman circuitos nuevos como resultado de la experiencia o como
resultado de la reparación de algún daño.
Esta propiedad es conocida como plasticidad neuronal.

El concepto de plasticidad sináptica se ha desarrollado principalmente
en estudios relacionados con la memoria y el aprendizaje, y se refiere a
los cambios de duración variable en la función sináptica con origen en
estímulos externos que condicionan aprendizaje.

El aprendizaje involucra cambios plásticos funcionales en las propiedades
de las neuronas o en sus interconexiones. 10 % está dado por expresión
genética y 90 % está determinada por la cultura y por experiencias de vida.

La plasticidad sináptica puede definirse como un cambio en la fuerza
de las conexiones sinápticas, inducido por la experiencia (Bliss and
Collingridge, 1993),
Los cambios duraderos en la fuerza de las conexiones sinápticas son la
base de la memoria, es decir, del almacenamiento de información en
el cerebro (Morris, 2003).

La plasticidad sináptica es también la base neurobiológica que
permite los cambios adaptativos de conducta, la base del humor y
el estado de ánimo y también de procesos patológicos como la
adicción, trastornos de ansiedad… (Malenka and Bear, 2004).

Tipos de plasticidad neuronal
Por edades
a) Plasticidad del cerebro en desarrollo.
b) Plasticidad del cerebro en periodo de aprendizaje.
c) Plasticidad del cerebro adulto.
Por patologías
a) Plasticidad del cerebro malformado.
b) Plasticidad del cerebro con enfermedad adquirida.
c) Plasticidad neuronal en las enfermedades metabólicas.
Por sistemas afectados
a) Plasticidad en las lesiones motrices.
b) Plasticidad en las lesiones que afectan cualquiera de los sistemas sensitivos.
c) Plasticidad en la afectación del lenguaje.
d) Plasticidad en las lesiones que alteran la inteligencia.

El aprendizaje podría ser el resultado de una modificación morfológica
entre las interconexiones de las neuronas, similar a los fenómenos que
ocurren durante la formación de sinapsis en la vida embrionaria.

http://pediatricneuro.com/alfonso/tip%20agenesis%20of%20cc%20esp.htm

Neurogénesis. La ontogenia de los Sistemas Nervioso Central
y Periférico depende de procesos como la proliferación (1),
diferenciación (2) y migración neuronal (3), entre otros.
31
2

Migración neuronal
La mayoría de las neuronas nacen en lugares distintos a los que
finalmente ocupan en el cerebro adulto. Por esta razón, mientras el
cerebro crece durante el desarrollo embrionario, las neuronas recién
nacidas viajan a través del mismo para alcanzar su posición final.
Durante este proceso las neuronas responden a señales, que
proceden en su mayoría de otras neuronas que ya han alcanzado su
posición definitiva.

Tubo Neural: Sistema Nervioso Central
Cresta neural: Sistema nervioso periférico
ORIGEN EMBRIONARIO DEL SISTEMA NERVIOSO

Las estructuras y células nerviosas derivan del ectodermo,
la notocorda induce la formación de la placa neural, que
posteriormente se convierte en surco y tubo neurales.
Ectodermo

Al plegarse el ectodermo se origina el tubo neural; éste a su vez da origen a las
vesículas primarias, que vendrán a formar las estructuras cerebrales y los ventrículos.

El tejido que recubre el interior del tubo neural en su región más cefálica constituirá
el neuroepitelio, que dará origen a la corteza cerebral -neuronas y células de la glía.

El prosencéfalo se divide en dos vesículas secundarias: telencéfalo y mesencéfalo.
Los ventrículos laterales se originan en su interior formados a partir de dilataciones
del tubo neural.

Las vesículas telencefálicas dan origen
a los hemisferios cerebrales.
La pared de los ventrículos en
contacto estrecho con los hemisferios
cerebrales, más tarde se llamará Zona
Ventricular, a partir de donde se lleva
a cabo la proliferación y migración
neuronal para formar la corteza.

El Telencéfalo dará origen a los hemisferios
cerebrales, los ganglios basales y las amígdalas.
El Diencéfalo al tálamo, hipotálamo, epitálamo
y tercer ventrículo.
El Hipocampo corresponde a un repliegue o
invaginación de la corteza cerebral en la
región mesial del lóbulo temporal.

Células Neuroepiteliales o Neuroblastos
 “Células madre" del sistema nervioso, que se derivan de las células
totipotenciales en varias etapas diferentes del desarrollo neuronal.
 Precursores de neuronas, astrocitos y otras células gliales.
 Aparecen durante el desarrollo embrionario del tubo neural, así como
en la neurogénesis adulta en áreas específicas del sistema nervioso
central.
 Asociados con varias enfermedades neurodegenerativas.
 Posiblemente alteradas en trastornos psiquiátricos, como la depresión.

La migración de las neuronas
generadas a partir de los
progenitores neuronales
requiere un complejo
entramado de proteínas que
regulan el movimiento de las
neuronas, su dirección, y el
lugar en el que deben
detenerse al alcanzar su
posición definitiva.

Las neuronas corticales de
proyección nacen en las zonas
germinales dorsales del
telencéfalo, las zonas ventricular
y subventricular (VZ y SVZ).
Una vez formado el tubo neural las células neuroepiteliales (CNE), futuras neuronas y glía, en la
zona subventricular, migran masivamente para constituir la corteza cerebral y otras estructuras.

Luego se someten a la
migración radial a través de la
zona intermedia (IZ), guiadas
por las células gliales radiales
(CGR) para llegar a su destino
final en las capas del manto.

EMINENCIA GANGLIONAR
Estructura cerebral transitoria que guÍa la migración cellular y axonal. Presente
en estadios de desarrollo neural embrionario y fetal y se localizan en la zona
ventricular ventral del encéfalo, donde facilitan la migración tangencial.

• Eminencia Ganglionar
Medial (MGE)
Lateral (LGE)
Caudal (CGE)[6]

La actividad cerebral se
realiza en forma simultánea en
distintas zonas del cerebro.
Con capacidad plástica y de
neurogénesis solo persisten tres
áreas a lo largo de la vida:
• Bulbo olfatorio
• Giro dentado
• Núcleo caudado

http://escuela.med.puc.cl/paginas/Departamentos/Anatomia/Cursoenlinea/a
tlas/cap12/priat12.html
Complejo
Amígdala - Hipocampo
Corteza entorrinal
Bulbo
olfatorio
Corteza
olfatoria
primaria

CA 2
CA 3
CA 4
D e n t a d o
Hipocampo Formación parahipocampica:
Hipocampo, subículo, giro dentado.

N E U R O T R O F I N A S O F A C T O R E S N E U R O T R Ó F I C O S
Pertenecen a la familia de factores de crecimiento, que son un tipo de proteínas
capaces de unirse a receptores de determinadas células para estimular su
supervivencia, crecimiento o diferenciación.
Una de sus funciones consiste en impedir a las neuronas diana que inicien la
muerte celular programada (apoptosis), permitiendo que las neuronas sobrevivan.
Las neurotrofinas también inducen la diferenciación celular de células
progenitoras para formar neuronas.
http://reflexionesdiarias.wordpress.com/2009/03/04/
pilates-para-el-cerebro/

Las neurotrofinas son moléculas que intervienen en el trofismo y la plasticidad
neuronal. El primer representante de las neurotrofinas (Factor de Crecimiento
Nervioso o Nerve Growth Factor o NGF), fue descubierto por Rita Levi-
Montalcini en 1951.
Este descubrimiento dio comienzo a una nueva etapa en el conocimiento de
la neurobiología, al demostrar que las neuronas son las constructoras de sus
propias redes, y para ello utilizan mecanismos dinámicos altamente complejos.

Familia de las neurotrofinas
- Factor de crecimiento nervioso (NGF, del inglés, nerve
growth factor).
- Factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF, brain-
derived neurotrophic factor).
- Neurotrofina-1 (NT-1)

El factor neurotrófico derivado del cerebro, también conocido como BDNF,
es una proteína que, en los seres humanos, es codificada por el BDNF gen.
El BDNF es un miembro de la "familia” de factores de crecimiento, que están
relacionados con el "factor de crecimiento nervioso", NGF.
http://www.monografias.com/trabajos85/factor-neurotrofico-derivado-
cerebro/factor-neurotrofico-derivado-cerebro.shtml#ixzz30P2i7Bbj
B D N F

El Factor Neurotófico derivado del cerebro es la neurotrofina que
tiene mayor expresión en el cerebro de los mamíferos, de manera
particular en la corteza y en el hipocampo (Duman et al, 2001). Las
neurotrofinas desempeñan un papel crítico en el desarrollo del
cerebro y continúan ejerciendo su acción de manera importante en
la plasticidad del sistema nerviosos maduro (thoenen, 1995).
Así mismo, son requeridas para el mantenimiento para la
neurogénesis, el mantenimiento de la función neuronal y la integridad
estructural de las neuronas (Duman, 2001, 2002).

BDNF juega un papel importante en
estos mecanismos. Es transportado
desde las neuronas granulares de la
circunvolución dentada a las neuronas
piramidales CA3 (hipocampo). En
ausencia de este factor, las células
entran en proceso de muerte celular
programada o apoptosis.
Factor neurotrófico derivado del cerebro en el trastorno depresivo mayor
Armas C., Pezoa, J., Vázquez M. WWW.medigraphic.org.mx. Vol. V Número 1-2010: 19-21
M E M O R I A Y A P R E N D I Z A J E

BDN F (Brain-derived neurotrophic factor)
- Necesario para la permanencia de la memoria.
- Promueve el almacenamiento de la memoria a largo plazo.
- BDNF humano recombinante (hrBDNF) rescata a la memoria del
deterioro ocasionado por inhibición de la síntesis de proteínas.

El BDNF es expresado principalmente en las células nerviosas, pero
puede producirse prácticamente en todas las células del sistema
inmune periférico.
Las neurotrofinas efectúan su acción a través de los receptores de
tirocincinasa (Trk), que presentan una alta afinidad hacia las
neurotrofinas maduras; P75, que presentan baja afinidad hacia las
proteínas maduras, pero alta hacia las inmaduras y precursoras.

Pleiotropía (del griego pleio, "muchos", y tropo, "cambios") es el fenómeno
por el cual un solo gen es responsable de efectos fenotípicos o caracteres
distintos y no relacionados.
BDNF
Diferenciación,
supervivencia
y función.
BNDF
TrkB
Neurona

C a M K I V (Calcium/calmodulin dependent
protein kinase type IV)
Inhibe la apoptosis inducida por la deprivación
en las neuronas granulosas cerebelares.
BDNF, al unirse a los receptores TrKB, activa
la señalización, lo que se da mediante la
fosforilación de un aminoácido (Ser -133)
por medio de distintas kinasas (PKA, PKC,
CaMK) y elementos de la cascada MARK.

T R P C
(Canonical transient receptor potential channels).
Controla el influjo de Ca2+ y otros cationes que inducen
diversos procesos celulares tras la estimulación de los
receptores de membrana de plasma acoplados a
fosfolipasa C (PLC).
Las ERKs (extracellular-signal-regulated kinases o MAP
kinasas) se expresan ampliamente en la señalización de
moléculas que están involucradas en funciones como la
regulación de la meiosis, la mitosis, y funciones
postmitóticas en células diferenciadas.
Diferentes estímulos, incluyendo factores de crecimiento,
citoquinas, infecciones virales, ligandos para los receptores
acoplados a proteínas G, agentes de transformación, y
carcinógenos, activan la vía ERK.

C) Vista coronal del cerebro humano adulto que muestra los ganglios basales y los
ventrículos laterales. (D) Dibujo esquemático que representa la composición celular y la
citoarquitectura de la SVZ humano adulto, que consta de cuatro capas: la capa I - capa
ependimal celular (verde), Layer II – brecha hipocelular, Capa III – cordón astrocítico, que
contiene astrocitos y neuroblastos que han migrado, capa IV - zona de transición, que
contiene los oligodendrocitos y separa la SVZ del cuerpo estriado rica en neuronas.

Las sinapsis que forman las dendritas y los axones no tienen una
programación genética predeterminada, de hecho, el nivel de
expresión de un gen dado puede estar determinado por las
particularidades de la experiencia.
La disposición genética predispone ciertas tendencias a la
interconexión; se puede decir que la genética nos predispone
para adaptarnos a la dinámica determinista del medio.
I N TE G RACIÓN DE LA I N FORMACIÓN

Es el proceso en cuya virtud las neuronas, gracias a las
propiedades intrínsecas a su membrana, se hallan capacitadas
para sumar distintas entradas excitadoras e inhibidoras y elaborar
una respuesta en función de ellas.12
Una sola neurona puede integrar entre 10.000 y 15.000 conexiones,
todas procedentes de otras neuronas y/o células gliales.

Según cuanto dure un impulso y cuanto se repita, en ciertos
periodos de tiempo, las acciones combinadas de los primeros y
segundos mensajeros tenderán a cambiar la estructura y
facilidad de apertura de canales e inducirán (o no) cambios en
el metabolismo y la estructura de la membrana celular.

Efectos de la cascada inflamatoria sobre
la plasticidad neural. La microglía es el
receptor primario de las señales
inflamatorias periféricas que alcanzan el
cerebro.
A su vez, la microglía activada inicia una
cascada inflamatoria en la que la
liberación de las pertinentes citocinas,
quimiocinas, mediadores inflamatorios y
especies reactivas del nitrógeno y del
oxígeno induce la activación mutua de la
astroglía, que amplifica las señales
inflamatorias dentro del SNC.
http://zl.elsevier.es/es/revista/psiquiatria-biologica--46/la-inflamacion-sus-desencantos-papel-
las-citocinas-13151486-revision-2010

El dogma de que el cerebro adulto de mamíferos es incapaz de auto-repararse llega finalmente a
superarse cuando es descrita la generación de nuevas neuronas en la zona subventricular (ZVZ), y en la
zona subgranular del giro dentado (SGZ) del hipocampo del cerebro adulto. La zona subventricular es
una capa germinal importante que se forma durante el desarrollo, adyacente a la zona ventricular
telencefálica. Esta capa es más prominente en la pared lateral del ventrículo lateral frente a las
eminencias ganglionares en desarrollo. La SVZ contiene la mayor reserva de células progenitoras /
madre neurales (NSC) en el cerebro adulto de todos los mamíferos, incluyendo los seres humanos.
Se han identificado in vivo diferentes factores tróficos/de crecimiento y citoquinas que participan en la
neuroplasticdad como moduladores de la expansión numérica y con destino a las células progenitoras /
madre neurales (NSC), tales como el factor de crecimiento epidérrmico (EGF), el factor de crecimiento
transformador (TGF-α), factor de crecimiento de fibroblastos (FGF-2), factor de crecimiento nervioso
(NGF), el BDNF, etc.
R E S U M E N

Estudios realizados en varios modelos de enfermedades en animales han demostrado de forma
convincente que la ZVS puede responder a los daños en el cerebro adulto mediante la producción
de nuevas células progenitoras que pueden migrar a sitios que han sido afectados por la patología
neurodegenerativa o una lesión cerebral.
En respuesta a la neurodegeneración en la enfermedad de Huntington, la epilepsia, la esclerosis
múltiple y el accidente cerebrovascular, hay una regulación por incremento de la producción de
células progenitoras, los niveles de citoquinas y proteínas migratorias en la SVZ, que conduce a un
aumento en el número de neuronas. Por el contrario, en la enfermedad de Alzheimer y PD hay
menos células que proliferan en la SVZ.
R E S U M E N

That idea I think makes me feel closely
connected to the people I care about.
I may be extrapolating a little too far,
but it also makes me think twice about
most of the things I do because
everything you do has the slightest
impact on who you are.

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