Tema B3. Desenvolupament ontogenètic del sistema nerviós (2017)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Psicología - 1º curso
Asignatura Fonaments de Psicobiologia II: neuroanatomia
Año del apunte 2017
Páginas 22
Fecha de subida 14/09/2017
Descargas 0
Subido por

Vista previa del texto

Fonaments de Psicobiologia II – Neuroanatomia Oliwia Ciurlej Tema B3. Desenvolupament ontogenètic del sistema nerviós 1. Desenvolupament i maduració El tub neural és la part de l’embrió que dóna lloc a tot el sistema nerviós central. En el moment de la fecundació de l’òvul per l’espermatozoide, es forma un zigot. Aquest sofrirà una divisió cel·lular, augmentat el número de cèl·lules. Tres dies després de la fecundació, es forma una bola compacta de cèl·lules anomenada mòrula. El cinquè dia, aquesta bola de cèl·lules ha donat lloc a una esfera de cèl·lules (buida per dins amb les cèl·lules al voltant), anomenada blastocist. Sis dies després de la fecundació, el blastocist arriba a l’úter i s’implanta a la seva paret. Dos dies després d’això, es produeix la gastrulació: procés pel qual les cèl·lules de blastocist es separen per formar el disc embrionari. És a partir del disc embrionari del qual es formarà el nou ésser viu: donarà lloc a l’embrió, el qual evolucionarà fins el fetus i passarà al naixement.
El disc embrionari està format per 3 capes de cèl·lules: - Ectoderm Endoderm Mesoderm Primeres capes en formar-se L’endoderm dóna lloc a tots els òrgans viscerals. El mesoderm dóna lloc als óssos, la musculatura esquelètica i la duramàter. De l’ectoderm es formarà la retina, els cabells, la pell, les meninges toves, les ungles i tot el sistema nerviós.
1 Fonaments de Psicobiologia II – Neuroanatomia Oliwia Ciurlej  Formació del sistema nerviós a partir del disc embrionari 18 dies després de la fecundació es produeix la inducció: procés pel qual una part del ectoderm queda marcada com a teixit a partir del qual es formarà el sistema nerviós. La part del ectoderm que donarà lloc al sistema nerviós s’anomena neuroectoderm.
Uns factors químics (substàncies químiques) alliberats pel mesoderm actuen sobre el neuroectoderm, fent que a partir d’aquest moment es comenci a formar el sistema nerviós.
Un cop produïda la inducció, comencen a proliferar les cèl·lules per formar la placa neural. Les cèl·lules continuen proliferant de forma diferencial en unes zones i en altres, fent que aquesta placa neural original es corbi formant el canal neural (això es produeix 2 dies després). 22 dies després de la fecundació, el canal neural es tanca completament i forma el tub neural. Algunes cèl·lules de la placa neural queden fora del tub neural, formant les crestes neurals. El tub neural primer es tanca per la part intermitja, i després es tanca cap a la part cefàlica i la part més caudal.
Del tub neural, es formaran totes les cèl·lules del sistema nerviós central (neurones i cèl·lules glials). Dintre de les neurones s’inclouen les neurones motores. De les crestes neurals, es formen les cèl·lules del sistema nerviós perifèric (neurones sensorials i la 2 Fonaments de Psicobiologia II – Neuroanatomia Oliwia Ciurlej glia del SNP [cèl·lules de Schwann]). I de la cavitat interna del tub neural, es forma el sistema ventricular.
 Canvis a nivell cel·lular: histogènesi del SNC Què determina que el tub neural vagi creixent i canviant de forma? Els canvis que es produeixen a nivell cel·lular (canvis histològics).
Per començar-se a formar el sistema nerviós central, el primer que s’ha de produir és la inducció i el tancament del tub. Un cop s’ha tancat el tub és quan comença el desenvolupament del teixit.
Fases de la histogènesi: 1. Proliferació → Fase en la que les cèl·lules mare del tub neural es divideixen, originant les futures neurones i cèl·lules glials.
 Neurogènesi: Generació de noves neurones (té lloc entre la quarta i vintena setmana de gestació). Després d’aquest període, la generació de noves neurones disminueix molt. En l’edat adulta pràcticament no hi ha neurogènesi, únicament en regions molt concretes del SNC (com l’hipocamp). Les neurones no tenen la capacitat de divisió cel·lular.
 Gliogènesi: Generació de noves cèl·lules glials (té lloc a partir del cinquè mes prenatal). En aquest cas, les cèl·lules glials es produeixen al llarg de tota la vida. Poden donar lloc a altres cèl·lules glials (per tant, sí són capaces de dur a terme la divisió cel·lular).
Respecte el tub neural, aquest està format per la zona ventricular (més propera al ventricle) i la zona marginal (més propera a l’exterior).
Quan una cèl·lula inicia el procés de divisió cel·lular, la cèl·lula mare s’allarga fins contactar amb la superfície externa. Quan el nucli de la cèl·lula es troba en la zona marginal, es produeix la replicació del DNA. Un cop replicat, la cèl·lula torna a la zona ventricular i es divideix en dues cèl·lules idèntiques (cicle mitòtic). Aquest procés es produeix de forma repetida fins formar un nombre elevat de cèl·lules. Arriba un moment en el que les cèl·lules perden la capacitat de proliferar i abandonen el procés, transformant-se en neurones madures (neuroblast es converteix en neurones i glioblast en cèl·lules glials).
A mesura que neixin més neurones, el tub neural augmentarà.
2. Migració i agregació → Fase en la que les cèl·lules que han deixat de proliferar es desplacen fins a la seva localització definitiva (migració), on s’uneixen amb altres cèl·lules formant unitats funcionals (nuclis cerebrals i capes corticals).
Aquest últim és el procés d’agregació.
3 Fonaments de Psicobiologia II – Neuroanatomia   Oliwia Ciurlej Migració: o Per una banda, tenim les cèl·lules CAM (cellular adhesion molecules), que són glucoproteïnes (proteïnes úniques a oligosacàrids) enganxoses i que permeten l’adhesió. Estan situades en les membranes de les cèl·lules i permeten que dues cèl·lules es reconeguin. Algunes CAM permeten que es reconeguin dues neurones (molècules de reconeixement cel·lular neural: NCAM). D’altres, permeten el reconeixement entre dues cèl·lules glials (GCAM). Finalment, també n’hi ha que donen lloc al reconeixement entre una cèl·lula glial i una neurona (NGCAM).
Aquestes últimes permeten que les neurones immadures puguin utilitzar una glia radial o una altra.
o També hi intervenen unes cèl·lules anomenades glia radial (només estan presents durant el desenvolupament, després es diferencien com astròcits).
Tenen una estructura allargada i travessen el tub neural de forma radial, contactant la paret de superfície interna amb la de superfície externa.
Ajuden al desplaçament de les neurones que migren.
Aquestes s’enganxen mitjançant les molècules d’adhesió cel·lular a la glia radial, i van trepant al llarg d’aquesta fins arribar al seu destí. Un cop aquestes migren, passen al procés d’agregació.
Agregació o Un cop en el seu lloc de destí, les neurones s’agrupen formant nuclis i capes (utilitzant les NCAM).
o El cerebel està format per una escorça cerebel·losa i estan unides per les cèl·lules de Purkinje. Un cop migren al arribar més neurones, provoca que hi hagi un canvi en la distribució d’aquestes replegant-se unes damunt les altres.
4 Fonaments de Psicobiologia II – Neuroanatomia Oliwia Ciurlej o La proliferació i la posterior migració cel·lulars no es realitzen alhora per totes les zones de l’encèfal.
o A més, dins d’una mateixa regió cortical, les neurones de les diferents capes es generen en moments diferents (de dintre a enfora).
 Primer neixen unes neurones que es situen en la primera capa de l’escorça. Posteriorment, neix una segona capa de neurones que formen una capa més externa. Per fer-ho, han de passar a través de la primera capa de neurones.
Això es produeix de forma progressiva fins formar les 6 capes. Per tant, les neurones que es troben en les capes més internes són les més velles; i les més joves són les que es troben en les capes més externes.
3. Diferenciació → Fase en la que la neurona adquireix les seves característiques pròpies diferencials (la morfologia, els neurotransmissors...).
Un cop arriba al seu destí, es comencen a expressar diferenciats gens depenent de l’entorn on hagi emigrat. La manera en que es diferenciarà una neurona està definida abans que aquesta arribi al seu destí. La manera en que es diferenciarà una neurona dependrà del lloc del tub neuronal on s’hagi generat la neurona i del moment en que s’hagi generat. També s’ha vist que l’entorn pot influir en la diferenciació de les neurones.
Exemple: Per una banda s’ha observat que si durant el desenvolupament es treu una neurona abans que arribi al seu destí i es posa en una zona de cultiu, acaba convertintse en el tipus de neurona que estava predestinada a ser.
Per altra banda, també s’ha vist que si es treu una neurona abans que arribi al seu destí i es posa en una altra zona del tub neural, aquesta és capaç d’adquirir les característiques del nou destí.
4. Sinaptogènesi → Formació de sinapsis. La neurona ha de fer créixer l’axó fins a poder establir connexió amb les neurones diana. El creixement dóna lloc a l’establiment de les sinapsis.
Està relacionada amb la fase anterior: en aquella fase creixia l’axó, el qual permet l’establiment de connexions sinàptiques. La sinaptogènesi segueix el següent procés:  L’axó creix a partir de l’anomenat con de creixement (es troba al final de l’estructura). El con de creixement està format per filaments proteics d’actina, exactament de citoesquelet. El con de creixement està format pels fil·lopodis i els lamelipodi (una mena de dits enfilats). Estan en constant moviment, buscant senyals que els guiïn el seu camí (camí que 5 Fonaments de Psicobiologia II – Neuroanatomia Oliwia Ciurlej ha de seguir l’axó). Quan troba una senyal, és quan l’axó s’allarga cap aquella direcció.
 L’axó es guia per senyals d’atracció i repulsió. Sap quin camí ha de seguir per créixer a partir de dos tipus de senyals: o Factors no difusibles: Estan fixes en un determinat lloc. Són les senyals que es troba pel camí, a l’entorn extracel·lular. Les NCAM són les que permeten el reconeixement de les senyals que es troben pel camí. Aquestes senyals poden ser de:  Atracció  Repulsió Alguns tipus de factors no difusibles:  Molècules d’adhesió en la matriu extracel·lular (laminines).
 Molècules d’adhesió cel·lular (CAM).
 Fasciculació (CAM) → Quan un axó pioner troba el seu camí, els altres axons només han de seguir el seu camí.
L’axó pioner té unes molècules que són reconegudes pels altres axons. Es formen fascicles (paquets d’axons que creixen en una determina direcció).
 Inhibició per contacte (efrines, semaforines) → Determinades cèl·lules tenen senyals inhibidors. Quan l’axó es troba en contacte amb un d’ells, s’aparta i segueix per un altre camí.
o Factors difusibles: No se’ls troba pel camí, sinó que estan més allunyades. Són molècules alliberades per determinades cèl·lules.
Poden ser: 6 Fonaments de Psicobiologia II – Neuroanatomia Oliwia Ciurlej  Atracció: L’axó en creixement tindrà tendència a anar a una zona amb alta concentració d’una determinada molècula.
Exemple: Molècules quimiotròpiques com netrines. Fan estimular el creixement de l’axó cap a la seva direcció (on hi ha una major concentració de les molècules en concret).
 Repulsió: L’axó en creixement tindrà tendència a evitar una zona amb alta concentració d’una determinada molècula. Són molècules inhibidores.
Exemple: Semaforines.
5. Mort cel·lular programada o apoptosi → Durant el desenvolupament, es generen moltes més neurones i sinapsis de les que caldran. L’apoptosi i el refinament de sinapsis són processos pels quals una part de les neurones o les sinapsis formades són eliminades, conservant-se les més funcionals. Són processos imprescindibles per la maduració del SN.
Es formen moltes més neurones de les que realment es necessiten, i per això part del desenvolupament s’encarrega d’eliminar-les.
 És principalment prenatal.
 Pot implicar la pèrdua del 50% de neurones en una regió.
Què determina quines neurones seran eliminades? Durant el desenvolupament, les neurones necessiten un nutrient essencial. Aquest nutrient és un factor tròfic (neurotrofines). El primer factor tròfic descobert va ser el Factor de Creixement Nerviós, per Rita Levi-Montalcini (investigadora italiana). Va veure que si agafava una neurona en desenvolupament i la posava en contacte amb un factor neurotròfic, aquesta creixia. Si un dels processos no estava en contacte amb el factor en concret, es degenerava.
Les neurones obtenen les neurotrofines de les cèl·lules diana, la cèl·lula sobre la qual està fent sinapsis l’axó. La cèl·lula diana, no obstant, produeix el factor neurotròfic en quantitats limitades, el qual farà que les neurones hauran de competir pels factors en concret.
7 Fonaments de Psicobiologia II – Neuroanatomia Oliwia Ciurlej Les neurones que establiran una bona sinapsis sobreviuran. Les que no aconseguiran el factor neurotròfic, moriran.
La mort cel·lular programada s’activa perquè s’expressen determinats gens. El factor neurotròfic actua inhibint el gen en concret, fent que la neurona no mori.
6. Refinament de sinapsis → Reorganització de les sinapsis: tant eliminació com generació de noves sinapsis. Es formen moltes sinapsis però després només es conservaran aquelles sinapsis que són útils.
Què determina que s’eliminin les sinapsis i es creïn d’altres noves? Sobretot depèn de l´ús de les sinapsis (experiència). Si no s’utilitza una sinapsis, serà eliminada.
Exemples de reorganització en SNP:  Generació de gran quantitat de sinapsis de forma indiscriminada → Les motoneurones estableixen sinapsis sobre moltes fibres musculades  Reorganització per tal de focalitzar les connexions → Cada motoneurona controla una fibra musculada determinada, millorant el control motor (la precisió de moviments).
El refinament de sinapsis té lloc sobretot en l’etapa postnatal, però també es dur a terme al llarg de la vida. Durant els primers 10 anys de vida hi ha un refinament de sinapsis, 8 Fonaments de Psicobiologia II – Neuroanatomia Oliwia Ciurlej disminuint la seva quantitat principalment (tot i que també se’n formen de noves).
Durant tota la vida es formen i s’eliminen sinapsis.
Tant l’apoptosi com el refinament de les sinapsis són essencials per establir un patró de connexions.
7. Mielogènesi → Formació de mielina. Respecte les cèl·lules glials, segueixen un procés de formació i maduració paral·lel al de neurones. Es pot considerar un següent pas de la histogènesi perquè es considera un pas molt important per les connexions neurals: és imprescindible per la maduració del sistema nerviós.
 Afavoreix la comunicació neural → Relacionada amb la maduració neural.
 Des del cinquè-sisè mes prenatal fins la tercera dècada de vida (com a mínim). Això passa en algunes regions cerebrals.
- - - -  Canvis a nivell macroscòpic: morfogènesi del SNC Canvis en el tub neural deguts a canvis a nivell cel·lular.
35 dies després de la fecundació és quan apareix l’encèfal (etapa de 3 divisions):  Prosencèfal  Mesencèfal  Romboencèfal 50 dies després de la fecundació, aquest encèfal de 3 vesícules dóna lloc a un encèfal de 5 vesícules. Es tracta de les mateixes divisions que tenen lloc en tots els vertebrats.
 Prosencèfal o Telencèfal o Diencèfal  Mesencèfal  Romboencèfal o Metencèfal o Mielencèfal Paral·lelament, s’està formant el futur sistema ventricular.
 Telencèfal: Ventricles laterals  Diencèfal: Tercer ventricle  Mesencèfal: Aqüeducte de Silvi  Romboencèfal: Quart ventricle D’aquestes 5 divisions, la que més es desenvolupa és el telencèfal i, concretament, la neoescorça.
En el moment del naixement, la morfologia del encèfal és semblant a la d’un adult. No obstant, encara haurà de madurar molt.
9 Fonaments de Psicobiologia II – Neuroanatomia Divisió principal Prosencèfal Oliwia Ciurlej Subdivisió Telencèfal Ventricle Laterals Diencèfal Tercer Mesencèfal Mesencèfal Romboencèfal Metencèfal Aqüeducte de Silvio Quart Mielencèfal Principal estructura Hemisferis cerebrals: Escorça cerebral Nuclis estriats Tàlem Hipotàlem Tèctum Protuberància Cerebel Bulb raquidi L’encèfal en el moment del naixement és molt més petit que l’encèfal adult: ¼ a 1/3 del volum del encèfal adult. Té una quantitat d’uns 100.000 milions de neurones.
Després del naixement, l’encèfal continua creixent: es formen sinapsis noves, creixen ramificacions dendrítiques i es produeix el procés de mielinització. Aquests tres factors fan augmentar el volum de l’encèfal.
La substància blanca està formada per axons, la majoria mielínics. La substància grisa, en canvi, estan formades pels somes i les dendrites: són els llocs on es produeixen les sinapsis, on es processa la informació. Durant el desenvolupament, s’observa que augmenta la substància blanca, no només en els primers anys de vida, sinó també durant les primeres tres dècades de vida. Aquest augment de la substància blanca està relacionat amb la mielinització. La mielinització permet el millorament de les connexions i el processament neurals.
Respecte la substància grisa, aquesta disminueix. No se sap el perquè exacte, però s’atribueix principalment al refinament de sinapsis que té lloc al llarg de tota la vida.
Durant l’envelliment, s’observa una disminució en el volum de l’encèfal, que és deguda per la disminució de la quantitat de substància grisa i de substància blanca. També són degudes a canvis que es produeixen a nivell cel·lular: reducció de mielina, reducció d’arborització dendrítica i reducció de la densitat de sinapsis. En l’envelliment normal no moren neurones, sinó que es fan més petites, disminuint així també les sinapsis.
Aquests canvis que es produeixen en l’envelliment podrien explicar el deteriorament cognitiu. De totes maneres, aquest deteriorament no té res a veure amb l’envelliment patològic (malalties com l’Alzheimer). En casos de patologies, s’observa una disminució 10 Fonaments de Psicobiologia II – Neuroanatomia Oliwia Ciurlej molt brusca del volum de l’encèfal. Això explica, doncs, el deteriorament cognitiu greu que s’observa en aquests casos.
 Aspectes funcionals La maduració de l’encèfal té una sèrie de característiques. En primer lloc, depèn principalment del refinament de sinapsis i de la mielinització. Una altra característica és que aquesta maduració és de llarga durada. A més, no es dóna de cop sinó que va per pics maduratius. El primer pic maduratiu es produeix al voltant dels 3 anys: augmenten molt les sinapsis i, a continuació, s’eliminen moltes (reorganització). Els altres pics es produeixen al voltant dels 7, els 13 i els 19 anys.
També hi ha diferències regionals. Exemple: regions frontals-temporals → pics maduratius els 3, els 9, els 19 anys...
Les regions corticals que maduren abans són les relacionades amb el control sensorial i motor. Després maduren les escorces d’associació temporal i parietal. Finalment, madura el còrtex prefrontal.
Una altra característica de la maduració de l’encèfal és que per tal que es desenvolupi una funció (conducta), cal que prèviament maduri la regió cerebral responsable d’aquesta funció. D’aquesta forma, doncs, si primer madura la regió sensorial i motora, permet que es desenvolupin les funcions més bàsiques de sentits i moviment. Amb les escorces d’associació temporal i parietal es desenvoluparà l’orientació espacial i el llenguatge. I, amb l’escorça prefrontal, funcions com el raonament abstracte o funcions executives (p. Ex. control emocional, capacitat de previsió etc.).
Relacionat també amb aquesta maduració neural perquè es desenvolupi la funció, s’ha vist que hi ha algunes tasques que tant les poden realitzar els nens com els adults. No obstant, els nens necessiten activar més regions cerebrals o activar més una regió 11 Fonaments de Psicobiologia II – Neuroanatomia Oliwia Ciurlej cerebral (gastant més energia, utilitzant més sinapsis = menys eficient). La maduració neural permet que millori l’eficiència amb la que es processa la informació.
En l’adolescència, l’encèfal encara no és igual que el d’un adult. Les regions s’activen d’una forma diferent. Un exemple és el següent: S’ha vist que en els adolescents, les regions límbiques (emocions, plaer) maduren abans que les regions prefrontals (control emocional). Els adolescents, doncs, a l’hora de prendre decisions es deixen portar sobretot per aspectes emocionals, pel que volen en aquell moment. I això fa que sigui més freqüent la presència de conductes arriscades: els falta aquest control emocional.
En l’envelliment, en general, s’observa que les regions que triguen més en madurar són les primeres que després envelleixen. Exemple: regió prefrontal. S’observa una disminució del volum, de la substància grisa i de la substància blanca. A més, també apareix una reducció de mielina, d’arborització dendrítica i de la densitat de les sinapsis.
Malgrat tot, l’envelliment normal altera poc les funcions cognitives. No totes les afectacions són degudes a l’envelliment cerebral, sinó a altres situacions típiques de l’envelliment: dificultats sensorials i motores, canvis en el reg sanguini, patologies associades, etc.
2. Invariància i plasticitat  Concepte - Les connexions cerebrals no són sempre iguals, no estan predeterminades, sinó que són variables.
- Les connexions cerebrals depenen de:  Factors intrínsecs a la pròpia cèl·lula: gens. Tenen un efecte molt “rígid”, invariant.
 Factors extrínsecs a la pròpia cèl·lula: o Hormones, drogues, nutrició, interacció amb cèl·lules veïnes etc.
o Entorn: canvis de les connexions per adaptar-se a l’entorn.
o Fan que les connexions siguin molt variables, plàstiques.
Sobre el patró genèticament determinat influiran factors extrínsecs.
 Factors intrínsecs - Experiments R. Sperry → Experiments amb granotes, gràcies als quals va poder desenvolupar la Teoria de la quimioafinitat.
 Per les granotes, les mosques és un aliment molt apreciat.
 Quan la mosca arriba a una part determinada de la retina del ull de la granota, aquesta informació es conduïda per unes neurones del nervi òptic fins el tèctum del mesencèfal.
12 Fonaments de Psicobiologia II – Neuroanatomia         Oliwia Ciurlej Així, la granota interpreta on està la mosca i salta cap aquella direcció.
Sperry va seccionar el nervi òptic i va girar l’ull de la granota en un determinat angle. Així, la posició dels diferents nervis van canviar de posició.
Sperry va esperar a que es regeneressin els axons.
Va observar que la granota no saltava en direcció de la mosca, sinó que cometia un error. L’error en concret equivalia al mateix angle en que s’havia girat l’ull. La informació sobre la posició de la mosca arriba a un lloc diferent del tèctum.
Axons van regenerar cap a les dianes inicials independentment de l’entorn i la funcionalitat Destí dels axons té un important component genètic.
Invariància.
A partir dels resultats, Sperry va poder presentar la seva Teoria de la Quimioafinitat (quimioespecificitat): o Cada axó en creixement és atret per una determinada cèl·lula diana, que allibera o té un determinat marcador químic.
o Determinat genèticament.
o Aquests marcadors són part dels diferents senyals que guien el camí de l’axó en creixement.
o Teoria de Sperry àmpliament acceptada.
o No obstant, el que no està tan acceptat és el grau d’especificitat en que es va formular → Axó creix cap a una regió diana, i no cap a una cèl·lula específica.
 Factors extrínsecs - Experiments amb Dàfnia:  Crustaci amb cèl·lules concretes identificables en tots els individus.
 Animals clònics (càrrega genètica idèntica) tenen un patró sinàptic diferent entre dues cèl·lules conegudes.
 Aquestes diferències es deuen als factors extrínsecs a la pròpia cèl·lula, que modifiquen el patró genèticament determinat (refinament sinàptic): o El principal factor és l’ús de les sinapsis.
- Importància de les primeres experiències 13 Fonaments de Psicobiologia II – Neuroanatomia - - Oliwia Ciurlej Privació sensorial durant període crític → Dèficits sensorials. Es produeix una reorganització sinàptica per adaptar-se a un canvi en l’entorn (plasticitat).
Exemple: Cataractes (ulls). En operar les persones amb aquest trastorn, es va poder observar que continuaven sense diferenciar bé les formes. En estar privades de veure durant tants anys, va fer que es mantingués aquest estat fins i tot un cop haver-se sotmet a una operació. Dèficit irreversible.
Privació social durant període crític → Desajustaments socials (sovint són irreversibles).
En alguns orfenats de Xina, els bebès eren privats del contacte social. Això va provocar un desajustament social posterior, fent que no es poguessin adaptar en la societat.
Quan aquestes privacions tenen lloc durant períodes crítics solen ser irreversibles perquè produeixen canvis estructurals en el sistema nerviós. Aquests canvis poden ser a nivell de la mort neuronal programada, el número de espines dendrítiques, números de sinapsis... Canvis que principalment afecten la fase de refinament de sinapsi.
Exemples de privació social: Els ratolins tenen uns bigotis que els informen sobre el seu entorn. Cada bigoti es troba en un grup de neurones que s’anomena barril. Es va eliminar una filera de bigotis, deixant que fos adult. Llavors es va poder observar que faltava una filera de barrils però, en canvi, els barrils adjacents eren més grans (estaven formats per més neurones).
S’havia produït una reorganització sinàptica per adaptar-se a un canvi en l’entorn (plasticitat). Així, eren més sensibles, podent compensar en part la falta de la filera de bigotis.
La neurona del bigoti 1 transmetrà informació i farà sinapsi amb la neurona de bigoti 2.
Es produirà una competència entre sinapsis pels factors neurotròfics. Les sinapsis més actives s’enforteixen i les altres desapareixen.
14 Fonaments de Psicobiologia II – Neuroanatomia Oliwia Ciurlej Si la neurona del bigoti 1 no s’activa, no es produeix competició. Així, establirà sinapsi amb la neurona cortical que hauria de rebre informació del bigoti 1. D’aquesta forma augmentarà el número de neurones corticals amb les quals s’establiran sinapsis.
Patró de dominància ocular: Es refereix al nombre de neurones de l’escorça visual responen a estímuls en l’ull ipsilateral o contralateral. Es van fer experiments amb gats, que consistien en tapar un ull en el primer mes de vida. Després d’aquest primer mes, es va destapar l’ull i es va deixar que l’animal continués creixent. Es va observar que el patró de dominància ocular havia canviat dràsticament: gairebé totes les neurones de l’escorça visual responien a la informació de l’ull destapat.
En cas de privació binocular, es va poder veure que durant l’edat adulta els canvis en el patró de dominància ocular eren molt més subtils. Havia disminuït el nombre de neurones que responen a estímuls visuals.
En condicions normals, les neurones que porten informació d’un ull i un altre, intenten establir moltes sinapsis en l’escorça visual. Hi ha la mateixa quantitat de neurones que responen a la informació d’un ull i de l’altre. Si es tapa un ull, les neurones que porten informació d’aquest ull no s’activen. I, en no activar-se, permetran que les neurones de l’altre ull puguin establir més sinapsis (no hi haurà competència). Encara que després es destapi l’altre ull, ja estarà organitzada l’estructura visual. Així, serà irreversible.
Moltes d’aquestes neurones “desactivades” passaran a rebre altres tipus de informacions (p. Ex. informació tàctil). Això passa en les persones cegues o que han patit cataractes.
Aquests canvis, produïts en la organització sinàptica, són gairebé permanents perquè es donen quan l’escorça s’està formant.
 Augment de l’estimulació - Animals criats en ambients enriquits → Augment del gruix d’escorça, augment en número de dendrites, millora la capacitat d’aprenentatge etc.
La reorganització sinàptica i funcional pot donar-se inclús en connexions molt determinades genèticament.
Experiment amb fures: - En adults normals, la informació sensorial de la vista i l’oïda es transmet de la següent forma:  Ull → Nucli geniculat lateral (tàlem) → Visual primària (escorça)  Oïda → Nucli geniculat medial → Auditiva primària (escorça) Es tracta de connexions que estan molt determinades genèticament.
15 Fonaments de Psicobiologia II – Neuroanatomia Oliwia Ciurlej En bloquejar la connexió entre la informació auditiva al nucli geniculat medial, les connexions de l’ull van establir tan connexió amb el nucli geniculat lateral com amb el medial. L’escorça auditiva primària es va convertir en escorça visual. A més, interpretava els estímuls com a estímuls visuals, i no auditius.
Conclusions: - - Hi ha aspectes del desenvolupament del SN que estan molt determinats genèticament i són força invariants (p. ex. retina → tàlem → escorça).
La configuració final (sinàptica i funcional) del SN dependrà de l’efecte de l’entorn (estimulació ambiental, etc.) sobre aquest patró genèticament determinat.
La gran influència dels factors extrínsecs es posa clarament de manifest quan s’alteren les condicions normals de desenvolupament.
 Altres factors extrínsecs: Paper organitzador de les hormones Les hormones poden tenir dos tipus de efectes: - - Organitzadors: Per fer efectes organitzadors, les hormones afecten a la formació d’estructures i circuits cerebrals. Aquest efecte és irreversible. Aquest efecte organitzador el tenen les hormones durant el desenvolupament. Per la majoria de les hormones, els efectes organitzadors tenen importància sobretot abans del naixement i els primers mesos de vida. Les hormones sexuals, en canvi, tenen un paper important després de l’adolescència.
Actuaran sobre les fases de la histogènesi, afectant-les. Sobretot actuen en la migració neuronal, la mort cel·lular programada i el refinament de les sinapsis.
També afecten les estructures i les funcions associades a aquests processos.
Activadors: Les hormones tindran aquests efectes un cop que les cèl·lules estiguin organitzades. Posen en marxa una activitat pròpia d’una cèl·lula.
Les hormones, a més, poden diferenciar-se en: - Liposolubles: Es dissolen en lípids i, per tant, podrà travessar la barrera hematoencefàlica i placentària. Les hormones de la mare poden influir sobre el desenvolupament del fetus. Entre hormones liposolubles estan:  Tiroïdals → Són molt importants pel desenvolupament del sistema nerviós, ja que afecten vàries fases de la histogènesi. Afecten la migració de neurones corticals, la diferenciació, la sinaptogènesi i la mielinització.
16 Fonaments de Psicobiologia II – Neuroanatomia   Oliwia Ciurlej La principal hormona tiroïdal és la tiroxina.
Durant la primera fase de la gestació, el fetus encara no allibera aquestes hormones però sí les rep de les mare. En la segona meitat ja les allibera des de la glàndula tiroïdal.
En cas de no rebre o no alliberar la quantitat de hormones suficient, es produirà el Hipotiroïdisme prenatal. Això, pot tenir conseqüències com: o Dèficits auditius i de la parla o Alteracions motores o Epilèpsia o Deficiència mental Després del naixement si no es tracta, té lloc el Hipotiroïdisme postnatal no tractat que produeix deficiència mental.
Glucocorticoides → Són hormones que estan molt relacionades amb l’estrès. En l’edat adulta, s’ha vist que si aquestes hormones s’alliberen en excés, poden lloc a dany cerebral/neuronal (a la regió de l’hipocamp).
Durant el període de gestació, s’ha vist que l’estrès matern quan és greu o perllongat, pot produir alteracions en diferents estructures cerebrals (hipocamp, amígdala, còrtex prefrontal). També s’ha vist que aquest estrès matern pot produir alteracions en la resposta a l’estrès i augmentar el risc de patir alguns trastorns psicopatològics, com alteracions cognitives i trastorns afectius (com la depressió, l’ansietat o l’esquizofrènia).
Després del naixement, en el nens un estrès important (com el maltractament infantil) pot donar lloc a alteracions (propensió a trastorns emocionals i de l’adaptació social, dèficits cognitius). Es creu que amb l’estrès greu es produeix un augment anòmal de glucocorticoides, que produeix danys com la reducció de substància grisa de regions prefrontals i temporals o anomalies bioquímiques del sistema límbic.
Gonadals o sexuals → Exemples: estrogen, testosterona... Pels seus efectes organitzadors, aquestes hormones donen lloc a dimorfisme sexual (algunes estructures són diferents en funció del sexe). Estructures sexodimòrfiques.
En presència de testosterona, es desenvolupen els òrgans sexuals masculins (ex. pròstata). En absència de testosterona, es desenvolupen els òrgans sexuals femenins (ex. vagina).
També s’ha observat que les hormones sexuals, pels seus efectes organitzadors, donen lloc a diferències a nivell de cervell (diferències sexodimòrfiques). En animals, s’ha comprovat que amb presència de testosterona s’ha donat lloc a una masculinització i desfeminització del SNC. És a dir, es desenvolupen unes estructures i un circuit cerebral en 17 Fonaments de Psicobiologia II – Neuroanatomia - Oliwia Ciurlej característiques del sexe masculí. Això dóna lloc a una masculinització de la conducta.
En absència de testosterona, per defecte, es produeix una feminització del SNC. Això dóna lloc a una feminització de la conducta.
P. ex. En els ocells són els mascles que canten, però les femelles no ho fan.
A nivell d’humans, s’han observat que també existeixen diferències d’estructures cerebrals entre dones i homes. En primer lloc, alguns nuclis hipotalàmics són diferents (lligats a funcions reproductives i sexuals).
També s’ha observat que la regió posterior del cos callós (format per milions d’axons que comuniquen els dos hemisferis cerebrals) és més gran en dones. → Les dones recuperen millor la parla després de lesions en àrees del llenguatge (funció molt lateralitzada). Hi ha major activitat basal en zones temporals en homes, contra la circumvolució cingulada en dones.
Les hormones produeixen aquestes diferències anatòmiques gràcies a certs mecanismes: o Actuació sobre la mort cel·lular programada. En presència de testosterona, moren menys neurones en aquesta fase (ja que estan protegides).
També hi ha dimorfisme cerebral funcional en humans. Per exemple, en les dones s’ha observat una major velocitat perceptiva, fluïdesa visual, càlcul matemàtic, empatia (facilitat de connectar i entendre els altres emocionalment)... Respecte els homes, tenen més facilitat per a la representació mental tridimensional, habilitats motores de punteria, raonament matemàtic, agressivitat... Els homes també mostren una major activitat metabòlica basal en zones temporals (en general, tenen millors puntuacions en tasques viso-espacials, que estan implicades amb el lòbul temporal). El que és difícil de saber és fins quin punt aquestes diferències estan lligades a l’educació o lligades a bases biològiques.
No liposolubles: Es dissolen en aigua, però no en lípids.
→ Conclusions: Durant el desenvolupament, les hormones tenen un important efecte organitzador, afectant a la formació d’estructures i circuits cerebrals.
Les hormones afecten el desenvolupament cerebral actuant sobre diverses fases de la histogènesi.
La importància dels efectes de les hormones durant el desenvolupament es posa de manifest quan per alguna circumstància augmenta o disminueix la presència d’alguna hormona o, quan per alguna alteració genètica, no hi ha receptors per la hormona.
18 Fonaments de Psicobiologia II – Neuroanatomia Oliwia Ciurlej  Aspectes temporals Els períodes crítics (sensibles) són finestres temporals durant les quals hi ha una major o especial sensibilitat a l’experiència o a la falta d’experiència.
Si la privació monocular apareix durant el primer període de vida (període crític concret), s’observa que el patró de dominància ocular queda més alterat. Apareix un pic d’especial sensibilitat, i després la sensibilitat va disminuint de forma més regular.
Què passa si durant un període crític alguna regió no rep estimulació? Exemple: A nens sords se’ls fan implants coclears. Si aquest es fa als 6 anys, després de casi 4 anys d’entrenament, es recupera casi un 90% de capacitat auditiva. Si, en canvi, l’implant es fa als 11 anys i es dur a terme un entrenament d’un any i mig, la capacitat auditiva només es recupera en un 7%. I, finalment, si es fa als 20 anys i es fa un entrenament de casi 2 anys, no es recupera la capacitat auditiva (0%).
Hipometabolisme → Indica que la regió no processa informació. Regions cerebrals determinades no reben ni processen cap tipus d’informació.
En aquest cas, com que les regions encarregades del processament de informació auditiva no ha rebut la informació en concret, les neurones no estan disponibles i passen a rebre informació visual (llenguatge de signes). Com que les neurones en concret han passat a tenir una altra tasca, no es pot recuperar la capacitat perduda. Per aquesta raó, és molt important que es facin els implants coclears el més aviat possible.
Hi ha plasticitat tota la vida, però amb el temps es tornen molt més subtils. Un clar exemple és l’aprenentatge, que suposa canvis sinàptics. Per altra banda, també apareix una subtil reorganització de circuits en funció de l’ús.
→ Conclusions: Durant els períodes sensibles, hi ha un pic d’especial sensibilitat als canvis en l’entorn, i després la sensibilitat va disminuint.
La manca d’estimulació d’una regió cerebral durant el període sensible fa que, progressivament, passi a processar una informació diferent.
Un cop finalitzat el període sensible, els canvis ambientals tenen un efecte molt més subtil, però continua havent plasticitat tota la vida.
3. Degeneració i regeneració  Degeneració Les causes per les quals es pot produir degeneració són molt diverses: - Mecàniques Accident cerebrovascular (ictus). Exemple: embòlia Malalties neurodegeneratives 19 Fonaments de Psicobiologia II – Neuroanatomia - Oliwia Ciurlej Tumors Trastorns de mielinització Infeccions cerebrals (encefalitis) Si la lesió afecta al soma d’una neurona, inevitablement aquesta neurona morirà. En canvi, si la lesió afecta l’axó, la neurona podrà sobreviure. El que passarà inicialment és que l’extrem que queda separat del soma (extrem distal), degenerarà des del lloc on s’ha produït la lesió, cap endavant, fins al final de l’axó. Es dóna una degeneració anterògrada o walleriana. Quan es produeix aquesta degeneració de l’axó, els macròfags s’encarreguen de netejar la zona.
L’altra banda del axó no experimenta cap canvi. Però en el soma s’observen una sèrie de canvis encaminats a la regeneració de l’axó → S’activen mecanismes perquè es regeneri l’axó (ex. segment de la síntesi de proteïnes). Si l’axó es regenera i aconsegueix establir sinapsis, la neurona podrà sobreviure. Si no és així, aleshores es produirà la degeneració de tota la neurona. Si es degenera, ho farà des de l’axó fins el soma (degeneració retrògrada).
La mort d’aquesta neurona podrà produir la mort de la neurona sobre la qual establia sinapsis (degeneració transneuronal o mort neuronal secundària).
 Regeneració - Sistema nerviós perifèric Un cop que es produeix la lesió sobre l’axó, es degenera el segment distal i la resta de cèl·lules són eliminades per macròfags. L’extrem proximal de l’axó, pocs dies després de la lesió, es desenvolupa un con de creixement. Aquest axó comença a créixer, regenerarse. En aquest procés de regeneració, intervenen de forma molt important les cèl·lules de Schwann. Després de la lesió, les cèl·lules de Schwann proliferen i serveixen de guia 20 Fonaments de Psicobiologia II – Neuroanatomia Oliwia Ciurlej a l’axó en creixement. A més d’això, alliberen factors neurotròfics (estimulen la supervivència de la neurona) i quimiotròpics (estimulen el creixement de l’axó). Això permetrà que l’axó creixi i acabi establint sinapsis. No obstant, tot i que estableixi sinapsis, no sempre ha de ser funcional. Pot ser que l’axó creixi de forma errònia, equivocada. Una altra possibilitat, és que els axons creixin de forma adequada però que no estableixin les sinapsis que li corresponguin. En millor dels casos, la recuperació funcional pot ser que no sigui total.
- Sistema nerviós central En cas dels invertebrats i els vertebrats inferiors, els axons es regeneren sense cap problema. En els vertebrats superiors, en canvi, no hi ha regeneració excepte en regions molt concretes. En el sistema nerviós central, al igual que en el perifèric, primer es degenera el segment distal de l’axó, després els macròfags netegen la resta de neurones.
En els dos apareix el con de creixement (intent de regeneració). Al cap de pocs dies, aquesta regeneració no prospera: hi ha un ambient hostil, no favorable a la regeneració axonal. Això es produeix perquè, per una banda, els oligodendròcits no només alliberen els factors neurotròfics i quimiotròpics sinó, a més, alliberen factors inhibidors. Per altra banda, els astròcits formen una cicatriu glial que impedeix que l’axó creixi.
21 Fonaments de Psicobiologia II – Neuroanatomia Oliwia Ciurlej Malgrat això, en general sí hi ha una certa recuperació funcional. Aquesta recuperació funcional sembla ser deguda principalment a la reorganització sinàptica. Si una neurona deixa de rebre informació, aquesta neurona comença alliberar factors neurotròfics i quimiotròpics que estimulen el creixement d’altres rames axòniques de cèl·lules properes. Aquestes noves sinapsis serviran per suplir en certa manera la funció perduda.
També hi ha la neurogènesi adulta però aquesta té un paper molt més menor. Aquesta neurogènesi és massa petita per recuperar una funció. És millor la recuperació en individus joves i quan la lesió s’ha produït de manera lenta.
 Estratègies per potenciar la recuperació - Rehabilitació i augment d’estimulació sensorial → Potencia que altres àrees assumeixin parcialment la funció perduda.
Nens als que s’ha extirpat la meitat del cervell per epilèpsia molt greu → Aprenen a caminar, parlar etc. amb normalitat.
Es produeix una reorganització sinàptica i funcional.
- Transplantaments neuronals  De teixit de medul·la suprarenal (en la malaltia de Parkinson)  De teixit embrionari - Transplantaments glials (en lesions medul·lars) - Tractament amb cèl·lules mare  Cèl·lules mare: Cèl·lules no diferenciades que conserven la capacitat de diferenciar-se en altres tipus cel·lulars.
 La neurogènesi en adults es dóna en poca quantitat → Les neurones no es divideixen → No és suficient per regenerar el teixit nerviós lesionat.
22 ...

Comprar Previsualizar