Programa de Neurofisiología Integrativa

 

Primer Módulo

 

I. Clase introductoria. Fundamentos del Sistema Nervioso. Introducción a la evolución y ontogenia del SN. Introducción a la neuroanatomía del vertebrado e invertebrado. Neuroanatomía y Organización del SNC a partir de su origen evolutivo. Origen evolutivo del Sistema Nervioso. Fundamentos del origen y la diferenciación de la célula nerviosa y del tejido nervioso. Ontogenia del SN. 

 

II. Neuroanatomía humana. Anatomía externa del cerebro. Áreas corticales. Anatomía interna del cerebro. Núcleos basales. Sustancia blanca. Diencéfalo. Tálamo. Hipotálamo. Sistema límbico. Sistema extrapiramidal. Sistema ventricular e irrigación cerebral: Sistema ventricular, Líquido cefalorraquídeo, barrera hematoencefálica y sus funciones. Fluidos, inervación e irrigación cerebral, el SNC como un entorno privilegiado.

 

III. Sistemas Sensoriales: Vías y Procesamiento Central de la Información, de la sensación a la percepción. Fundamentos de Sistemas sensoriales: tipos de receptores sensitivos, potenciales generadores, atributos de un estímulo, sumación temporal y espacial. El sistema somatosensorial. Sensibilidades somáticas. Receptores táctiles. Sensaciones de contacto, presión y vibración. Vías sensitivas para la transmición de señales somáticas en el sistema nervioso central. Vía espinotalámica: de la columna dorsal al leminisco medial. Distinción entre dos puntos, inhibición lateral y contraste espacial. Ley de proyección. Anatomía de la vía anterolateral. Corteza somatosensitivas I y II: capas, función y conexiones. Representación ordenada en la corteza somatosensitiva del espacio personal. Organización somatotópica y mapas corporales para cada submodalidad de percepción. Estudios en el nivel celular de los aspectos dinámicos de los campos receptivos somatosensitivos. Somatopercepción social.

 

IV. Dolor. Nociceptores. Fibras periféricas rápidas y lentas. Vías centrales del dolor: vías dobles para el dolor en la médula y el tronco de encéfalo. Percepción del dolor. Dolor referido. Dolor visceral. Miembro fantasma y dolor fantasma. Sensibilización. Sensibilidad térmica. Bases fisiológicas de la modulación del dolor. Sustancia P, Glutamato y Opióides. Analgesia por estrés. Bases neurofisiológicas del efecto placebo.

 

V. Visión. Fundamentos. Receptores. Los conos y la visión de los colores. Respuestas luminosas retinianas y campos receptores. Percepción del color y de intensidad de la luz. Representación retinotópica del campo visual. Vías visuales centrales. Proyecciones de la retina a regiones subcorticales. Corteza visual primaria. Células simples y complejas. Capas de la corteza. Columnas de orientación. Columnas de dominio ocular. Áreas visuales secundarias. Circuitos asociados con el reconocimiento de rostros, precepción y reconocimiento de clases diferentes de objetos. Agnosia como modelo. Las dos principales vías de procesamiento originadas en la corteza visual primaria: vía dorsal o parietal que interviene en la información visual de posición-movimiento y vía ventral o temporal que participa en la forma y reconocimiento de rostros. Área cortical V4 y respuesta al color. Bases neurofisiológicas del contraste, imágenes biestables, punto ciego y relleno del vacío.

 

VI. Olfato y gusto: Fundamentos, artrópodos y vertebrados: sólo dos sinapsis separan la periferia de las áreas sensoriales del SNC necesarios para la formación de la memoria y la organización de comportamiento. Señalización olfativa en los vertebrados y insectos: diferencias y similitudes. Características anatómicas de los lóbulos antenales, bulbos olfatorios y nucleus gustatorio. Información olfatoria, pelocórtex, tálamo y neocórtex en vertebrados. Asta lateral, cáliz de los cuerpos pedunculados y células de Kenyon en insectos. Procesamiento central, el aumento de la relación señal-ruido y el control de ganancia en los centros de procesamiento primario. Importancia funcional del control de ganancia. Procesamiento, espacio de olores y de transferencia de funciones, estrategia utilizada para codificar la información sensorial, código espacial versus temporal. Decodificación de las señales de neuronas de proyección en centros de integración. Codificación poblacional en el lóbulo antenal. La creación de representaciones dispersas de los olores, perfilado de la señal.

 

VII. Sistema motor. La organización del movimiento. Los tres niveles de jerarquía en el control motor. Músculo y neurona motora; musculo esquelético, unidad motora, grupos de neuronas motoras y fibras intrafusales. Neurona motora inferior y su control motor. Reflejos de estiramiento muscular. Vías reflejas de la flexión. Circuitos de la médula espinal y locomoción. Control motor espinal en vertebrados. Control descendente voluntario. Control voluntario del movimiento por la corteza motora. Circuito de la médula espinal y la locomoción. Planificación de los movimientos. Las vías corticoespinales y corticobulbares: neuronas motoras superiores que inician movimientos voluntarios complejos. Organización funcional de la corteza motora primaria. Homúnculo motor. Área motora complementaria. Corteza premotora. Corteza parietal posterior. Centros de control motor en el tronco del encéfalo. Vías mediales y laterales del tronco encefálico. Neuronas motoras superiores que mantienen el equilibrio y la postura. Descerebración y decorticación.

 

VIII. Ganglios basales: anatomía y proyecciones. Principios fundamentales del funcionamiento de la red y control motor de los ganglios basales. Propiedades intrínsecas de las neuronas individuales y sus conexiones sinápticas como determinantes de la función de los circuitos. Bases neurofisiológicas de enfermedades motoras.

 

IX. Cerebelo: organización, circuitos y funcionalidad. Anatomía y proyecciones. Principios fundamentales del funcionamiento de la red y control motor por el cerebelo. Integración del circuito que integra la aferencia de una información sensorial con la ejecución de una tarea motora.

 

 

Segundo Módulo

 

X. Control Central de las funciones autonómicas. Organización de Sistemas Regulatorios. Hipotálamo, proyecciones y funciones regulatorias. Hipotálamo, su citoarquitectura y organización funcional. Fundamentos y organización del Sistema nervioso autonómico y control autonómico de la Homeostasis. Coordinación autonómica de la homeostasis. Control central de las funciones autonómicas. Organización jerárquica de circuitos. Estrés.

 

XI. Toma de agua y fluidos corporales. Control central de la ingesta de agua: La homeostasis osmótica y de Volumen. Neuromoduladores y el control de la ingesta de agua.

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XII. Regulación de la Ingesta alimentaria. Comportamiento alimentario. Papel de la homeostasis calórica en el Control de Alimentos. Control central de la ingesta de alimentos. Neuropéptidos y el control de la ingesta de alimentos.

 

XIII. Sueño, vigilia y ritmos. Qué animales duermen? Por qué lo hacen? Estadios del sueño. Su duración según la edad. Electroencefalograma. Circuitos cerebrales del sueño y la vigilia. Microambiente neuroquímico. Orexina. Neuromoduladores. Homeostasis del sueño. Funciones. Ritmos circadianos.

 

XIV. Función reproductiva y desarrollo psicosexual. Hormonas sexuales, diferenciación sexual, orientación e identidad de género. Órgano vomeronasal y conductas dimórficas sexuales. Circuitos cerebrales sensibles a las hormonas en animales adultos. Sexo, hormonas y control central del canto en aves.

 

XV. Aprendizaje y Memoria. Aspectos generales. Categorías cualitativas y temporales de la memoria. Etapas en la formación de la memoria. Consolidación celular y de sistemas. Sistemas que regulan la consolidación. Hipótesis de la plasticidad sináptica y la memoria. Extinción. Reconsolidación. Diferentes paradigmas de aprendizaje y memoria en modelos animales.

 

XVI. El comportamiento social regulado por una red neural distribuida y conservada evolutivamente en los vertebrados, el “cerebro social”, comportamientos determinados por el patrón de actividad neural del cerebro social que incluye aéreas corticales, de la amígdala, núcleo medial basal de la estria terminalis, área preóptica, áreas hipotalámicas, septum lateral, entre otras. Neuropéptidos y hormonas esteroides, que conforman el patrón neuromodulador: peces eléctricos, ratones del pino y vasopresina como modelo. Defensa y agresión.

 

XVII. Hipocampo, cortezas y representaciones espaciales. Las cortezas de asociación. Corteza parietal: déficit en la atención. Corteza de asociación temporal: déficit de reconocimiento. Corteza de asociación frontal: toma de decisiones, déficit en el planeamiento. Lenguaje y habla. Afasias. Mapeo de las funciones del lenguaje. Cognición espacial: Sistemas neurales de la cognición espacial, corteza parietal y frontal. Hipocampo y corteza adyacente. Reorganización de redes cortico-hipocampales con las experiencia, modelos de interconectividad y reorganización. Cognición espacial y acción espacial: Áreas que median la conciencia de la información espacial distintas de las que median la orientación espacial en conductas motoras. La estructura de mapas espaciales cognitivos. Células de lugar: propiedades básicas. Propiedades del disparo direccional, estabilidad y forma de los campos. Remapeo. Dinamica de la representación espacial del ambiente. Neurogénesis adulta en el hipocampo: posibles funciones. Novedad, familiaridad, discriminación.

 

XVIII. Motivación y Estados emocionales. Componentes no centrales de la emoción, acción corporal y comunicación de estados emocionales en animales no humanos y humanos. Teorías centrales de motivación y emoción: estados cognitivos y fisiológicos. El hipotálamo y la coordinación para la expresión de estados emocionales, representación cortical del sentimiento. Sistema límbico, amígdala: experiencia y memorias emocionales. Amígdala y respuestas de contenidos positivos y negativos de alto grado de atención. Circuitos de la amígdala que desempeñan un papel central en la percepción emocional y en su expresión. Amígdala, expresión autónoma y la experiencia cognitiva de la emoción. Amígdala y Circuitos del miedo. Corteza frontal, del cíngulo y parahipocampal en la expresión de emociones. Perspectivas neuronales de la emoción: impacto en la percepción, atención y memoria. Emoción, razón y conducta social.

 

XIX. Conciencia y Ética. Bases neuronales de la atención y el alerta. Variedades de estados de atención. Representaciones neurales de los actos mentales. Rol de la integración multisensorial en la incorporación de información auto-perceptiva y en la categorización social. Algunas definiciones de conciencia. Cómo a partir del procesamiento no consciente de los estímulos emocionales se pueden construir sentimientos conscientes. Empatía e intersubjetividad. Interacción entre filosofía y neurociencias.

 

Bibliografía básica:

-Fundamental Neuroscience, 3rd ed.M. J. Zigmond, F. E. Bloom, S. C. Landys,J. L. Roberts y L. R. Squire (eds.)Academic Press, Londres.

-Principles of Neural Science, 4th ed. Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM. McGraw-Hill, New York.

-Neuroscience, 3rd ed. Purves D, Augustine GJ, Hall W, Lamantia A, McNamara J y Williams SM. Sinauer Associates, Inc. Publishers. Sunderland, Massachusetts U.S.A.

 

Trabajos Prácticos:

 

I: Neuroanatomía humana. Un acercamiento a la neuroanatomía humana mediante la observación de cortes anatómicos e histológicos de cerebros humanos con el fin de abordar la anatomía externa e interna del cerebro. Con la colaboración del Medico-Prof Marcelo Acuña este Trabajo Practico se llevara a cabo en la Facultad de Medicina-UBA, donde se encuentra una gran colección del este material de estudio.

 

II: Diversidades Neuroanatómicas. En este TP observaremos preparados histológicos de cerebros de Insectos (abeja Apis mellífera), crustáceos (cangrejo Neohelice granulata) y de vertebrados mamíferos (rata, ratón, primate no humano). También podrán apreciar diferentes tipos de tinciones de uso frecuente en el sistema nervioso central.  Se observarán y analizarán los diferentes tipos de organización y formas neuronales según las especies, y se discutirán dichas estructuras desde una perpsctiva evolutiva.

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III. Percepción visual en humanos. El objetivo del TP  es conocer estrategias experimentales para investigar la organización del sistema sensorial e discutir los fenómenos neurales que tienen lugar durante las experiencias. Con esta práctica, los alumnos adquirirán la capacidad de recoger la información relacionada con las respuestas a estímulos, analizarla. Actividades: Formación de imágenes en el cerebro. Punto ciego y relleno del vacío. Contrastes. Influencia del contexto en la apariencia del color. Imágenes biestables. Percepción del movimiento. Perspectiva. Percepción de longitud de dos líneas en diferentes contextos. 

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​IV: El estado motivacional modifica respuestas defensivas fisiológicas.

Cuando se confrontan señales que predicen un estimulo aversivo inminente los animales, incluyendo humanos, muestran un mayor reflejo de sobresalto como respuesta defensiva. Particularmente, en humanos, la mera amenaza verbal de un estimulo aversivo es suficiente para producir reflejo de sobresalto y, además, este reflejo es potenciado cuando se presentan imágenes desagradables. El reflejo de sobresalto es inhibido cuando la gente ve escenas agradables, en comparación con afectivamente imágenes neutrales. Estos sistemas se implementan a través de circuitos en el cerebro que han aparecido tempranamente en la evolución de los vertebrados.

En este trabajo práctico, utilizaremos imágenes de referencias agradables o desagradables, para ejemplificar como la respuesta de sobresalto puede ser afectada en función de la valencia hedónica de la señal.

 

V. Reconocimiento social.

La interacción social es esencial para el desarrollo físico y cognitivo de los animales. Las relaciones entre los miembros de una especie permiten el establecimiento y sostén de estructuras sociales adecuadas tendientes a defender el territorio, establecer jerarquías o lograr el éxito reproductivo y de la progenie. La interacción social permite obtener información de otros miembros de la especie y establecer una memoria social respecto de ellos.

El objetivo general de este TP es educar a los alumnos en la manipulación y registro de conductas en roedores mediante clases teórica y práctica. Aprenderán cuáles son las condiciones de hospedaje de los animales, el modo de manipularlos, la calma y silencio absoluto durante toda la actividad. Los alumnos recibirán nociones de ética para evitar el sufrimiento de los animales.

El objetivo más particular de este TP es investigar los componentes de la interacción social, a saber:

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• Sociabilidad, expresada como la exploración hacia un conespecífico desconocido o extraño. En nuestro protocolo, compararemos la preferencia a explorar un congénere desconocido a un objeto novedoso. Un grupo control de ratas explorará dos objetos novedosos de similar saliencia. Este aspecto de la interacción social se evaluará en la primera sesión de registro.

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• Novedad social, evidenciada por la preferencia en la exploración a un conespecífico extraño respecto de uno ya conocido. Se evaluará en una segunda sesión de registro realizada dos horas más tarde de la de sociabilidad. Registraremos la retención a corto término del reconocimiento social (memoria social), de modo tal que si recuerdan al congénere explorado en la primera sesión, dedicarán más tiempo a interactuar con el congénere extraño. A las ratas del grupo control en la segunda sesión de registro se les presentarán los dos machos novedosos y se registrará su exploración.

 

 

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