Tema 4. Divisions i parts del SN (2014)

Resumen Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Psicología - 1º curso
Asignatura Neuroanatomia
Año del apunte 2014
Páginas 10
Fecha de subida 10/03/2015
Descargas 3
Subido por

Vista previa del texto

Tema 3. Maduració del SN al llarg del cicle vital: 1. Invariància i plasticitat Els axons creixen guiats per diversos factors fins a les cèl·lules finals.
 Factors intrínsecs a la pròpia cèl·lula – factors genètics. Donen lloc a connexions de forma molt rígida, molt determinada i les sinapsis que s’estableixen són igual (efecte invariant).
 Factors extrínsecs a la pròpia cèl·lula. Aquests factors són molt variables: o Nutrició o Drogues o Cèl·lules veïnes o Hormones o Entorn – efectes molt variables sobre la formació de connexions El resultat final serà fruit de la interacció entre ambdós factors.
 Dades que recolzen la importància dels factors intrínsecs: Sperry va fer experiments amb granotes sobre els quals va formular la teoria de la quimioafinitat. El que feia en els experiments era rotar l’ull de la granota i observar el seu comportament.
En una granota normal si se li presenta a una granota una mosca, la granota salta cap a ella. En el seu cervell s’activen unes neurones a la retina i es condueix la informació fins el tèctum del mesencèfal (nuclis visuals). Aleshores s’interpreta la informació i la mosca salta en aquella direcció. Sperry va seccionar el nervi òptic i li va girar l’ull amb la qual cosa la posició de les neurones canviava. Va deixar que els axons tornessin a créixer (possible en granotes) de manera que es tornen a establir connexions amb el tèctum. El que succeïa era que quan se li presentava la mosca, la neurona saltava en una altra direcció, amb un error equivalent al gir que se li havia fet a l’ull. Quan la mosca es percebia en una posició s’activaven unes neurones determinades i la informació era conduïda a una regió equivocada del tèctum. Les neurones no són capaces de rectificar la seva connexió.
Això revela que les neurones creixen cap a unes determinades cèl·lules diana independentment de l’entorn i la funcionalitat. El destí dels axons té un important component genètic.
A partir d’aquests estudis Sperry va dissenyar la teoria de la quimioespecificitat segons la qual cada axó creix cap a una determinada cèl·lula diana, aquella que té un determinat marcador químic. Aquest creixement està determinat genèticament. Aquests marcadors químics són els difusibles, no difusibles, etc. El que no s’accepta d’aquesta teoria és que cada axó creixi cap a una cèl·lula específicament sinó que creix cap a una determinada regió diana. Un cop en la regió, les sinapsis que s’estableixen depenen de factors extrínsecs.
 Els factors extrínsecs: Experiments amb Dafnia (crustaci):  Hi ha neurones identificables en els diferents individus  Les femelles, en determinades condicions, poden reproduir-se de forma asexual. Per tant, la descendència tindrà una càrrega genètica igual a la mare i igual entre ella.
Es va estudiar si aquests individus tenien tots el mateix patró sinàptic (si només depenia de la genètica). Es va veure que els diferents individus establien sinapsis diferents ja que a part dels factors intrínsecs, hi intervenen els factors extrínsecs. Aquest factors tenen influència sobretot durant les últimes fases de la histogènesi, durant el refinament sinàptic. El principal factor determinant és l’ús de la sinapsi.
Significa que l’experiència durant els primers anys de vida és molt important ja que és determinant per a l’organització sinàptica.
Importància de les primeres experiències:  La privació sensorial durant determinats períodes crítics durant el desenvolupament pot donar lloc a determinades mancances sensorials.
 La privació social durant determinants períodes crítics provoca desajustos socials que sovint són permanents.
Això es dóna perquè la privació social i sensorial durant el desenvolupament produeixen alteracions en el SN, sobretot a la reorganització de la sinapsi (fase de refinament sinàptic)., la mort neuronal, el nombre d’espines sinàptiques.
Exemples:  Experiment de privació sensorial en ratolins: els bigotis són una important font d’informació sensorial.
Estan representats per un grup de neurones (barril) en l’escorça cerebral. En l’escorça cerebral hi ha una representació topogràfica dels bigotis (cara filera de bigotis correspon a una filera de bigotis). En l’experiment es va eliminar una filera de bigotis en ratolins nounats. Quan l’animal ja era adult es va estudiar com això havia afectat l’escorça cerebral. Es va veure que en l’escorça havia desaparegut la filera de barrils corresponents a la filera de bigotis eliminats. A més, la filera de barrils que quedaven eren més grans perquè les neurones que quedaven sense funció s’havien incorporat al barril adjacent.  reorganització sinàptica per millorar l’adaptació de l’animal a l’entorn (canvi plàstic). Es produirà competència entre sinapsis per obtenir el factor tròfic i només quedaran les més fortes.
 Sistema visual: la majories de neurones del Sistema Visual responen a tots dos llocs de l’escorça. Algunes d’elles a una banda només. Experiment: se li va tapar un ull a alguns gats durant 1 mes a gats. En l’edat adulta s’observa que ha canviat totalment l’organització cortical. La majoria de neurones responen a l’ull que durant el primer mes de vida havia estat destapat. L’altre ull és pràcticament cec. Quan es va fer el mateix però tapant els dos ulls, es va veure, en canvi, que el patró de dominància ocular era molt semblant al normal, tot i que hi havia menys neurones que responien als E visuals. En el moment en que es donava, el cervell del gat estava en fase de refinament. Aquest depèn de l’ús que es faci (competència pel factor tròfic). En el primer cas, les neurones de l’ull destapat es desenvolupaven més gràcies a l’ús i suplien les funcions. En el segon cas, les neurones es desenvoluparan per igual però hi haurà menys neurones que responguin als E visuals. Si el període es prolongués més, s’eliminarien totes les sinapsis (acabaria cec). EXEMPLE DE PLASTICITAT SINÀPTICA  També es poden observar canvis en casos d’augment de l’estimulació sensorial. Això es veu en ratolins amb moltes possibilitats d’estimulació (ambients enriquits). S’observa que en adults hi ha un augment d’escorça, espines dendrítiques, etc. (més sinapsis) i major capacitat d’aprenentatge. També s’ha vist en persones.
 En nens que, deguts a una greu epilèpsia se’ls ha extirpats un hemisferi cerebral. S’ha vist que amb molta estimulació es poden recuperar moltes de les funcions associades a l’altre hemisferi.
 En persones cegues de naixement, s’ha vist que quan llegeixen en Braille, s’activa la regió normalment destinada a la visual. Això és perquè con que mai han rebut informació visual, aquestes neurones han passat a cobrir altres funcions.
 Fures: Normalment, la informació que prové de l’ull va al tàlem, passa a l’escorça visual primària i es té sensació de visió. En el cas de la oïda també però passa a l’escorça auditiva primària. En el cas de privació auditiva, l’escorça ......  l’escorça que hauria de ser auditiva passa a ser visual Conclusió: hi ha aspectes del desenvolupament del SN que estan molt determinats genèticament i són força invariants. Però la configuració final (sinàptica i funcional) del SN dependrà de l’efecte de l’entorn (estimulació ambiental, etc.) sobre aquest patró genèticament determinat 2. Principals canvis maduratius del SN al llarg del cicle vital En el moment del naixement ja estan totes les neurones finals però l’encèfal continua creixent ja que es formen sinapsis, ramificacions dendrítiques i hi ha mielinització. Paral·lelament, l’encèfal anirà madurant gracies a: refinament de sinapsis i la mielinització. La mielinització farà augmentar molt la velocitat de conducció i millorarà la conducció neural. Gràcies al refinament de les sinapsis, hi haurà una major eficiència en el refinament de la informació.
Aquest procés maduratiu s’acompanyarà d’una especialització funcional, és a dir, les diferents regions cel·lulars s’especialitzaran (motores, etc.). + influències ambientals.
Característiques del procés maduratiu:  Procés de llarga durada: tota la vida. Augment de la substància blanca (augment dels axons) fins als 40 anys  Hi ha diferents pics maduratius: primer pic fins als 5 anys. 2n cap al 8 i dos més als 15 i l’altre als 19. Moments en què augmenten les sinapsis i s’eliminen.
 La maduració de l’encèfal és diferent en les diferents regions. 1r maduren les àrees encarregades de les funcions més bàsiques: sentit i moviment; després orientació espacial i llenguatge i després raonament abstracte i funcions executives.
Els canvis maduratius s’acompanyen d’una major eficiència en el processament de la informació. Això ho veiem quan comparem l’activació quan un nen fa una tasca que quan ho fa un adult. El nen necessita una major activació que l’adult. Nen: menor eficiència. Aquest paral·lelisme s’observa en relació amb l’adquisició del llenguatge. A mesura que es mielinitzen les regions relacionades amb el llenguatge, s’adquireix el llenguatge amb més facilitat.
 Períodes crítics: l’experiència és fonamental perquè es desenvolupin correctament determinats circuits neurals i la seva conducta. Són períodes de refinament sinàptic. No es donen al mateix temps pels diferents processos. Passats aquests períodes crítics, els canvis ambiental també poden afecta l’organització sinàptica (però no són tan dràstics).
 Els canvis plàstics es donen durant tota la vida (més subtilment). D’aquesta manera, l’aprenentatge és un canvi plàstic. Es demanava a persones que aprenguessin una tasca motora amb tres dits. El que es va veure és que canviava l’àrea cortical encarregades de controlar-los.
Adolescència: període en el que el cervell experimenta molts canvis maduratius. S’ha observat que primer maduren les regions límbiques (plaer) i després el prefrontal (control emocional).
Això podria explicar perquè en l’adolescència té més pes el sistema emocional que el cognitiu.
(Augment de les conductes de risc i impulsivitat) Envelliment: important. Disminueix el volum de l’encèfal, la substància blanca i la substància grisa. Això es deu a una reducció de la mielina, de la ramificació dendrítica i de les sinapsis en general.
En general, les regions que envelleixen abans són les últimes que han madura (escorça frontal i lòbul temporal).
Canvis neuroquímics en l’envelliment:  Disminució del nivell d’alguns NT  Canvis en la densitat l’alguns receptors de NT  Disminució de l’excitació cerebral i augment de la inhibició. El cervell està, per tant, menys actiu.
Malgrat això, quan l’envelliment és normal, no es produeixen massa alteracions en les funcions cognitives.
3.
Paper organitzador de les hormones: Les hormones poden tenir 2 tipus d’efectes:  Organitzadors. Organitzen estructures i circuits cerebrals. Els canvis produïts per aquestes són irreversibles i tenen lloc durant el desenvolupament. Actuen sobre diferents fases de la histogènesi (migració neuronal, mort cel·lular programada i refinament de la sinapsi). Així aconsegueixen modificar estructures i circuits cerebrals i, per tant, la conducta.
 Activadors. Les hormones posen en marxa activitats pròpies de la cèl·lula. Té lloc en cèl·lules i en teixits prèviament organitzats.
Les hormones poden ser de dos tipus:  Liposolubles: poden travessar lliurement es membranes cel·lulars (més influència en el desenvolupament perquè podran travessar la barrera placentària i la hematoencefàlica. Aquestes hormones poden ser traspassades per la mare durant la gestació, afectant així al desenvolupament cerebral. Les principals són les hormones tiroïdals, els glucocorticoides i les gonadals.
o Tiroïdals: la principal és la tiroxina. S’alliberen des de la glàndula tiroides. Són imprescindibles pel desenvolupament del cos i del SN. Durant el període de gestació, abans que es formi la glàndula, les hormones són subministrades per la mare. En la segona meitat, quan ja s’ha format, el fetus obtindrà aquestes hormones tan de la mare com d’ell mateix. Durant la gestació, si el fetus té hipotiroïdisme no hi ha problema perquè la mare proporcionarà aquestes hormones. Pot passar que la mare també en tingui i això faci que el fetus en desenvolupi. Això alterarà el desenvolupament del SN: afectarà a la migració de neurones corticals i alteració de la Sinaptogènesi. Si el nivell d’hipotiroïdisme és suficient, es podran obtenir dèficits auditius, de la parla, deficiència mental i crisi epilèptiques.
o Glucocorticoides: hormones que s’alliberen des de les glàndules suprearenals (escorça suprarenal). S’alliberen en situacions d’estrès, normalment produeixen una sèrie de canvis per fer front un situació d’estrès. Quan aquesta es prolonga, s’allibera massa glucocorticoides i produeixen canvis en el cervell.
En casos de maltractament en nens, es produeixen alteracions emocionals, socials (en l’edat adulta). Es creu que aquest efecte és degut a l’augment excessiu de glucocorticoides i, per tant, canvis en el sistema límbic, disminució de la mida del cos callós o menor desenvolupament de l’hemisferi esquerra.
o Esteroides gonadals (hormones sexuals). S’alliberen des de testicles / ovaris.
Pels seus efectes organitzadors, aquestes hormones donen lloc a dimorfisme sexual (fan que hi hagin estructures que siguin diferents en mascles i femelles).
En presència de testosterona, això donarà lloc als òrgans sexuals masculins. En absència de testosterona, es desenvolupen els òrgans sexuals masculins. A més, si hi ha testosterona, es produeix una masculinització (desfeminització) del SNC. Conseqüentment, la conducta es masculinitzarà. En absència de testosterona es feminitzarà i es desmasculinitzarà el SNC i hi haurà una desfeminització de la conducta.
En els humans: no s’han observat fets tan concloents com en els animals. Hi ha un lleuger dimorfisme cerebrals en alguns nuclis. En les dones, la part posterior del cos callós és més gran que en homes, però no tots els estudis han pogut comprovar aquesta diferència. També s’ha vist que en homes hi ha una activitat basal més gran en algunes zones en homes i altres en dones. Totes aquestes diferències són lleus. En alguns nuclis s’han vist que, en presència de testosterona, algunes neurones quedin protegides de la mort neuronal (explicació).
 Algunes diferències entre homes i dones podrien tenir una base biològica.
 Com que les dones tenen més gran el cos callós hi ha una menor lateralització (i a la inversa. En dones, quan hi ha una lesió ne àrees del llenguatge, recuperen més fàcilment aquestes funcions.
 Sexualitat: s’ha vist que hi ha un nucli que és bastant més gran en homes heterosexuals que en dones heterosexuals. Alhora, aquest nucli en homes homosexuals és com el dels heterosexuals. En casos dels homes que se senten dones, el nucli és similar al de les dones heterosexuals. Aquestes diferències s’observen després de la pubertat.
4. Degeneració i regeneració del teixit nerviós La degeneració neural pot produir-se per moltes causes:  Mecàniques: nervi aplastat, seccionat, traumatisme cranioencefàlic  lesió cerebral  Accidents cerebrovasculars (ictus): poden ser hemorràgics (ex: aneurisme – un tros d’una paret de vas sanguini és molt dèbil, pel que aquesta paret es trenca i produeix una hemorràgia. Això donarà lloc a que la sang pressioni a la resta del cervell i ¡, a més, hi haurà regions sense sang per la qual cosa es produirà hipòxia i hipoglucèmia) o isquèmics, no arriba suficient sang al cervell per algun problema, comuna trombosi: coàgul enganxat a la paret d’un vas sanguini, embòlia (coàgul que es desplaça), arteriosclerosi (parets endurides pel colesterol calcificat, es van fent estretes)  Malalties neurodegeneratives com Alzheimer, corea de Huntington, etc.
 Tumor cerebral: el tumor creix i va pressionant la resta del cervell, el que provoca mort neuronal.
 Trastorns desmielinitzants (com l’esclerosi múltiple)  Infeccions cerebrals Lesions:  Si la lesió afecta directament al soma, la neurona mor  Si la lesió afecta a l’axó, la neurona pot sobreviure. Primer degenera el segment de l’axó que queda separat del soma i va avançant cap al final de l’axó. Per això la degeneració del segment distal s’anomena degeneració anterògrada o waleriana. En el segment que continua unit al soma no experimenta cap canvi. El nucli de la neurona s’aparta del con axònic i augmenta la síntesi d’ARN i es produeix un augment de la síntesi de proteïnes. Aquestes proteïnes serviran per intentar la regeneració de l’axó.
Si aconsegueix regenerar-se i establir una bona sinapsi, aquesta neurona sobreviurà.
Si no sobreviu, es produirà una degeneració retrògrada que consistirà en què primer el segment proximal començarà a degenerar cap al soma i, a continuació, degenerarà el soma. Com a conseqüència de la mort d’una neurona, pot morir una altra al quedar desaferenitzada. També pot passar que la anterior a la que ha mort també mori perquè deixa de rebre factor tròfic.
Regeneració: En el SNP pot haver-hi regeneració de l’axó. En el SNC, no.
 Lesió d’una axó del SNP: en els SNP els axons estan agrupats formant nervis. Cada nervi està envoltat per una cobertura així com cada axó individual (s’anomena endoneuro).
Quan es produeix una lesió en un axó, primer es produeix la degeneració distal. Les restes de l’axó són eliminades per macròfags (micròglia en el snc). Pocs dies després apareixen en l’extrem de l’axó uns brots axònics que formen un brot de creixement, que permetran la regeneració de l’axó. Aquest creixement estarà estimulat per les cèl·lules de Schwann.
Aquestes cèl·lules començaran a produir factor quimiotròfics i neurotròfic, que estimularan la supervivència d’aquest axó en creixement. D’aquesta manera les cèl de Schwann estan marcant el camí que seguirà l’axó fins que arribin a establir connexió amb les cèl·lula diana. Això serà possible en cas que la lesió no sigui massa greu, de manera que Endoneuro Axó Mielina les cobertures del nervi es conservin.
Si la lesió és més important, serà més difícil que es produeix aquesta regeneració.
L’axó regenerat serà funcional si l’endoneuro no ha quedat danyat.
Podria passar que l’endoneuro quedi seccionat. Això podria donar lloc a Nervi que els axons creixin per dins d’un endoneuro que no els correspon, pel que poden acabar establint sinapsis amb neurones que no són les adequades. Si la lesió és més greu, amb molta separació entre els dos extrems de l’endoneuro, pot passar que les neurones no trobin l’altre extrem de l’endoneuro i es formi un cúmul d’axons (molt dolorós). Podem veure que els axons, malgrat es recuperin, no sempre aconsegueixen establir sinapsis funcionals. Rarament la recuperació és total (acostuma a ser més petits  conducció més lenta).
 SNC: en el cas de invertebrats i vertebrats anteriors sí que hi ha regeneració precisa i funcional. En els vertebrats superiors no hi ha regeneració en el SNC. Sí que s’observen uns primers brots axònics però pocs dies després aquests brots degeneren. Això es deu a l’entorn en el qual es troba la neurona. En el SNP, les cèl de Schwann juguen un paper important: fan de guia i alliberen factor quimio i neurotròfic que estimulen el creixement.
En canvi, en el SNC un cop s’ha produït una lesió les restes de l’axó són eliminades per macròfags (Micròglia(+) i astròcits –cicatriu glial, la qual forma un obstacle en el creixement dels axons-). Un altre problema és que els oligodendròcits no estimulen el creixement dels axons, a més, l’empitjoren mitjançant l’alliberament de substàncies que impedeixen el creixement de l’axó. D’aquesta manera, l’entorn del SNC no afavoreix la regeneració dels axons.
Durant el desenvolupament sí que hi ha creixement, perquè no hi ha interferències. En canvi quan el SNC ja és madur, tenen aquests impediments. Això probablement serveix perquè no es formin col·laterals que puguin establir sinapsis que no siguin adequades. A més, els astròcits també alliberen substàncies que limiten la plasticitat estructural.
Tot i així, sí que hi ha certa recuperació funcional gràcies a que altres regions cerebrals assumeixen en part la funció perduda per una reorganització sinàptica: la neurona que ha quedat desaferentitzada comença a alliberar factors quimiotròpics els quals estimulen el creixement de colaterals des de neurones que no estan danyades. Això pot restablir o recuperar la funció perduda. És més fàcil que es produeixi en persones joves i serà millor si la lesió no ha estat de cop sinó progressiva. A aquesta recuperació funcional pot contribuir, en petita mesura, la neurogènesi adulta.
S’han intentat trobar estratègies per estimular la recuperació funcional. La que millor funciona fins ara és la rehabilitació amb un augment d’estimulació sensorial. És molt útil per potenciar la plasticitat cerebral que es produeix de forma espontània. A part, s’han provat moltes altres estratègies, encara experimental.
 Una: transplantaments neuronal – s’ha fet per tractar el Parkinson (mort de les neurones DA que formen la via negroestriada). S’ha intentat veure si trasplantant teixit de la medul·la suprarenal es poden recuperar les funcions.
 Una altra: transplantament glial – generalment per augmentar la disponibilitat de factors tròfics per “guiar” els axons en regeneració. Es van obtenir certs resultats positius en ratolins, però no s’han pogut replicar.
 Últim: tractament amb cèl·lules mare – cèl no diferenciades que conserven la capacitat de diferenciar-se en altres tipus cel·lulars. (No suficient per regenerar teixit nerviós lesionat) ...