Un paseo por el impacto de la Neurociencia en el Nobel de Medicina y Fisiología con énfasis en el Nobel 2014 y el descubrimiento del sistema de posicionamiento del cerebro

1. Prof. Renny Pacheco, PhD
Laboratorio de Neurociencia y Comportamiento
(LABNEC) FACyT-UC
CÁTEDRA UNIVERSITARIA DR. HUMBERTO FERNÁNDEZ MORAN
DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA
FACULTAD EXPERIMENTAL DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA
UNIVERSIDAD DE CARABOBO
Neuronas, Redes y El Sistema de Posicionamiento Cerebral:
Comprendiendo el Premio Nobel de Medicina o Fisiología del 2014
Enero del 2015
Valencia-Venezuela

2. Galardonados por
Especialidad:
•Bioquímicos 35 (21.6%)
•Fisiólogos 28 (17.2 %)
•Biólogos 13 ( 8%)
Nº de premios por Áreas de Estudio:
•13 en el ámbito de la Neurobiología
•13 en estudios del Metabolismo
•8 sobre Segundos mensajeros y
transducción
Neurobiología en los Premios Nobel de
Medicina o Fisiología

3. •1906 Camilo Golgi /Santiago Ramón y Cajal.
Estructura del sistema Nervioso
•1932 Edgar Douglas Adrian / Sir. Charles
Sherrigton. Función de las Neuronas
•1935 Hans Spelmann. Efecto del
Organizador en el desarrollo embrionario.
•Henry Hallet Dale / Otto Loewi. Trasmisión
química de los impulsos nerviosos.

4. •1944 Herbert Spencer Gasser /Joseph
Erlangel. Diferencias funcionales de las distintas
fibras nerviosas
•1949 Walter Rudolf Hess/ Antonio Caetano
de Abreu Freile.
La organización funcional del cerebro medio
•1963 John Eccles /Alan Hodgkin
/ Andrew Huxley.
Mecanismos iónicos de la
excitabilidad

5. •1970 Julios Axelrod / Ulf Von Euler
/ Bernard Katz.
Neurotransmisión, mecanismo de
almacenamiento y transmisión
•1981 David Hubel/ Torsten Wiesel.
Procesamiento de información en el
sistema visual.
Roger Sperry.
Especialización funcional de los
hemisferios cerebrales.

6. •1986 Stanley Cohen / Rita Levi-Montalcini.
Factores de crecimiento de las células y órganos
•1991 Erwin Neher / Bert Sakmann.
Función de los canales iónicos en la
célula

7. •2000Arvid Carlsson/ Paul Greengard/
Eric Kandel.
Transducción de señales en el sistema
nervioso
•2004 Richard Axel /Linda Buck.
Receptores y organización del sistema olfativo

8. 2014John O’Keefe/ May-Brit Moser/ Edvard Moser.
Descubrimiento del sistema de posicionamiento en el
cerebro

9. Cognitive Maps in Rats and Men
(Mapas cognitivos en ratas y hombres) (1948)
Edward Tolman (1886 – 1959)
El comportamiento puede
apoyarse en
representaciones
espaciales (mapas internos)
Contrario al
Conductismo Clásico
(comportamientos
complejos como cadenas
de estímulos-respuestas)

10. En 1971 John O’Keefe y Dostrovky
describen las “Células de Posición” en el
Hipocampo.
MAPAS
El descubrimiento de estructuras neuronales
de representación espacial del entorno
Solo disparan cuando el animal se
encuentra en un lugar especifico del espacio

11. La actividad combinada de la red
de Neuronas en sus respectivos
“campos receptivos de Posición”
apoyaría la navegación del
individuo
La navegación requiere adicionalmente más que estos
mapas
Requiere componentes métricos (distancia y dirección del
animal)
¿Dónde se computa? ¿Afuera del

12. …La Respuesta del
NORTEMay-Brit Moser y Edvard Moser,
•Marimonio Noruego y Equipo investigación por 30 años
•80’s Postdoc con O’Keefe en Londres
•Se especializaron en el registro de actividad neuronal en el Hipocampo y
la Corteza Entorrinal

13. La CandidataPerfecta:
La Corteza Entorrinal (CE)
•Región cortical con las mayores proyecciones al Hipocampo
•Si se interrumpe todas las entradas intra-Hipocampales a la
región CA1 los campos de posición se mantienen (Brun et al.,
2002)
•Pero la CE proyecta directamente sobre CA1

14. Abordaje Experimental
•Modelos Animales
•Neuroanatomía
•Cirugías
•Adecuaciones de Ingeniería
•Electrofisiología
•Análisis computacional
•Herramientas Estadísticas
•Modelos Matemáticos

15. Registro de actividad neuronal Unitaria, Multiunitaria o de
Campos en Animales Despiertos mediante implantes
crónicos

16. Electrofisiología Moderna
•Implante crónico de multielectrodos (1 o más
tetrodos)
•Clasificación de neuronas de registros multiunitarios.
•Multiple registros unitarios en simultaneo en
animales realizando pruebas
György Buzsáki (2004)

17. … Así lo hicieron los Moser y su
equipo

18. En 2004 describen en la Región Dorsal de la Corteza Entorrinal
Medial (CEM) neuronas con campos de disparo similares a las
neuronas de posición
Estas neuronas tienen más de un campo y los campos están
organizados regularmente

19. Las “Neuronas Malla”
•Sus campos de disparos organizan el espacio en triángulos
•El patrón de campos en Malla es siempre igual e independiente de la dirección,
velocidad o incluso de la iluminación (Componente métrico del mapa espacial)
•En la CEM una misma capa tiene
neuronas malla con patrones a la
misma escala.
•La escala aumenta
matemáticamente al ir de Dorsal a
Ventral en la corteza

20. •Redes que generan una “plantilla” del espacio, a diferentes escalas y
con regularidad matemática
•El Modelo hexagonal generado biológicamente es el optimo para
almacenar la “Mayor resolución espacial posible con el menor
numero de neuronas malla”
•Este descubrimiento fascina a científicos y filósofos e integra
Cerebro, Memoria y Localización

21. •En la CEM las neuronas mallas colocalizan con otras neuronas
especializadas
•Células que responden a la Dirección de la Cabeza y Células mixtas
(Malla y Dirección) (Sargolini et al., 2006)

22. En 2008 se describe que el 10% de las células activas de la CEM
responden selectivamente a los bordes o fronteras en el entorno (células de
bordes)
Conjuntamente las Neuronas Malla, de Dirección y de Bordes
podrían conformar la base neuronal de la representación
métrica del espacio allocentrico (El GPS interno)

23. La CEM se organiza en
módulos funcionales con
neuronas de diversas
modalidades
Se puede transmitir información
sobre dirección y velocidad del
animal mediante la activación
en secuencia de neuronas
Malla de un mismo un módulo

24. La corteza Entorrinal Medial generaría
el Mapa Universal (la plantilla)
A partir de este y en conjunto con la
información sensorial y la experiencia,
en el Hipocampo se forman los mapas
individuales y específicos de nuestro
entorno