SALVADOR MARTINEZ.INSTITUTO DE NEUROCIENCIAS UMH-CSICCATEDRATICO DE NEUROANATOMIA. FACULTAD DE MEDICINA. UMH

Relaciones entre el desrrollo del sistema nervioso las funciones neurales durante los primeros años de la infancia

PLASTICIDAD CERERAL

ADAPTACION

NEUROANATOMIA

AREAS CORTICALESSitematizacón

Tema. 92

Korbinian Brodmann (1868-1918) Baron Constantin von Economo

1876 - 1931

V5

V6

V7

V1

V2

V3

V4V8

AMS

CFDL

w

B

GA

C x p M

C x M

CA

C x p M

PVL

CPP

COFCSP

CPTO

CAT CIT

Fig. 3. Areas funcionales de la corteza cerebral

V1

V2

V3

V4 V8

AMS

CFDM

PVM

CCA

CPP

CSP

CCP

CIT

H

C x M

V7

AREAS FUNCIONALE S DE LA CORTEZA CE REBRAL (Fig. A 2)

AMP: área motora p rimaria. Movimientos voluntarios.AMS: área motora suplementaria. Programa las secuencias motoras y coordina los movimientos bilaterales.CA: corteza a uditiva prima ria. Analiza la información auditiva.

CAPP: corteza de a socia ción parietal posterior. Convergen los sistemas sensoriales (auditivo, visual, somestésico).Reconocimiento espacial del entorno y del cuerpo en el espa cio.

CCA: corteza c ingular anterior. Concentración de la atención durante la realización de las acciones. Correlaciona y

sintoniza la actividad y los pensamientos propios.CFDL: corteza fro ntal dorsolateral. Area relacionada con la generación de acciones y la voluntad. Se planifican

acci ones y se realiza la elección de la acción a realizar entre las posibles.

COF: campo o cular frontal o área oculo-cefalo-gira (parte de la CxpM). Control de los movimientos ocularessacádicos y de dirección de la mirada hacia los punto de atención visual.

CPP: corteza parietal posterior (corteza sensorial secundaria). Envía información sensorial elaborada hacia la corteza

motora suplementaria (AMS) y corteza premotora (CxpM). Interviene en la vía de atención de la miradaactuando sobre el COF.

CxpM: corteza prem otora. Controla los movimientos de la reg iones proximal es de los miembros para dirigirlos hacia

el blanco.CxpM.B: area de B roca. En el lado izquierdo genera la actividad motora relacionada con el l enguaje. En el lado

derec ho interviene en la generac ión de la actividad motora asoci ada a la entonac ión del lenguaje (prosodia

motora).GA: giro a ngular o área de Werni cke. En el lado izquierdo se relaciona con la comprensión del significado del

lenguaje. En el lado derecho se relaciona con la comprensión de la entonac ión del lenguaje (prosodia

sensorial).PVL: corteza prefr ontal ventro-lateral (orbito-frontal). Inhibición de los impulsos y acciones inapropiados en relación

son la situación. Planifica acciones y las selecciona en función de la predicción de benef icios a largo plazo.

PVM: corteza pref rontal ventro-medial. Se experim enta la act ividad emocional y se da significado emocional a laspercep ciones.

V1: área v isual prima ria. Llega la información visual desde el geniculado lateral.

V2: área v isual secundaria. Se genera la visión estereoscópica.V3: visión en profundidad y distancia. Volumen del campo y objetos visuales.V4: visión del color

V5: percep ción del movimiento de los objetos en el campo visual.V6: determinación de la posición absoluta de los objetos.

V7: visión espectral de nuestro cuer po.V8: reconocimiento de los objetos

6

FUNCION CEREBRAL

BUEN DESARROLLO DEL ORGANO:

NUMERO DE UNIDADES CELULARES: NEURONAS (...)

DISPOSICIÓN DE LAS NEURONAS

CONTACTOS FUNCIONLES ENTRE NEURONAS:

FORMACION DE SINAPSIS

BUENA FUNCION SINAPTICA

SELECCION SINAPTICA

GENESESTIMULOS DELENTORNO

7

INTELIGENCIA- Habilidades cognitivas globales de caracter adaptativo- “Inteligencia social”

EL DESARROLLO DE LA INTELIGENCIA ESTA SOMETIDO A FACTORESGENETICOS Y AMBIENTALES. La contribución relativa de cada uno de estos factores tiene gran variabilidad interpersonal.

LAS HABILIDADES NO VERBALES ESTAN GENETICAMENTE DETERMINADAS MIENTRAS QUE LOS ASPECTOS RELACIONADOS CON EL DESARROLLO DELLENGUAJE SON MAYORITARIAMENTE AMBIENTALES

Los orígenes del cerebro

La detección de

cambios en el

medio ambiente y

la motricidad son

críticos para la

adaptación y la

supervivencia. El

sistema nervioso

surgiría de la

necesidad de

predecir la

magnitud,

dirección y

consecuencias de

los actos motores.Ascidia

Exploración del mundo exterior

10

Especialización Funcional

Existe unagran

variabilidadindividual

20 HORAS

2 DIAS

5 SEMANAS

30 HORAS

PLAN MORFOGENETICOLOS GENES CONTROLANEL DESARROLLO DE ORGANOS Y SISTEMAS

HUMAN EMBRYO

E20

LA GENETICA Y EL

DESARROLLO CEREBRAL

GENOMA HUMANO20.000-25.000 GENES: solo el 1.2% del genoma son secuencias codificantes IMPORTANCIA DE LOS ELEMNETOS REGULADORES, factores de transcirición que regulan variantes de expresión por procesamiento alaternativo. IMPORTANCIA DE LOS EFECTOS EPIGENETICOS

edad

0

ambiental

genetica

Genes,

morfología del

cerebro y

Enfermedadad

mental

heradabilidad

5 a 12 a 18 a

más cálido= más influencia genetica

MAPA FISICO DE MUTACIONES RELACIONADASM CON FENOTIPO NEURAL. DISCAPACIDAD INTELECTUAL

Región crítica lisencefalalia

Sindrome 5p -NINGUNO CLARAMENTE

RELACIONADO CON ALTAS CAPACIDADES:EQUILIBRIO GENICO

DESARROLLO SNC

-Proliferación-Migración-Sinaptagenesis-Mielinización

Scheme of Neural TubeDevelopment

Embrionary sheet differentiation

2nd Week CA

Neural Plate Formation

Enterogenic CystsSpina Bifida

Schizencephaly

DorsalNeurulationInduction

Neural tube caudal closure

NeuronalProliferation

Migration

Mycrocephaly

Periventricularheterotopia

Ventral Induction

Myelinisation

Dandy-WalkerJoubert’s syndromes

Mental

Retardation

Develo

pm

en

tal

Win

do

wE

xam

ple

s o

f M

ajo

r H

um

an

Dis

sease

3-4th Week CA3-7th Week CA

8-15th Week CA10-20th Week CA

NeuronalDiferentation

20-400th Week CA and Beyond

Holopronscephaly

Septo-optic dysplasiaAgenesis of the corpus

callosum

� BLASTULA � � EMBRIO � � FETUS � � NEWBORN ….

ORGANIZADORESMORFOGENETICOS Y

GENESSELECTORES

ESPECIFICACIONDE TERRITORIOS

NEUROEPITELIALES:TIPOS CELULARES

MIGRACIONCELULAR

FORMACIONDE SINAPSIS

ABORTO

GRAVEMALFORMACIONESTRUCTURAL

Esquis/Lisenc/Epilep

discapacidadintelectual

enfermedadmental

E E/A BP“NORMAL”

?

Microcefalia

Esquisencefalia

Alteración de la proliferaión: cerebro más pequeño

Normal

EXCESO DE PROLIFERACION:

megacefalia

10 SEMANAS

MIGRACIÓN NEURONAL

MIGRACION CELULAR

Malformations of Cortical Development (Genetics)

1. Neuronal and Glial Proliferation:

1. � Proliferation (�apoptosis) of normal cells.

2. �Proliferation (�apoptosis) of normal cells.

3. Abnormal dysplasic cells.

2. Malformations of Cortical Organizations:

1. Polyimicrogyria y schizencephaly.

2. Focal Cortical dysplasias and microdysgenesias.

3. Malformations of Neuronal Migration

1. Lisenchephaly and subcortical bandheterotopias.

2. Coblestone’s Complex lissencephalies.

3. Neuronal heterotopias.

Microcephaly:1q31, 8p22-pter, 9q34, 15q, 19q13.1-q13.2

Polymicrogyria:22q11.2, 1p36, 1q44GPR56

(Barkovich et al, 2001)

ARX, DCX,

Lis 1, RELN,

FCMD, FKRPLARGE, POMPT1POMGnT1FLNAARFGEF2GRP56

NORMAL LISENCEFALIA TIPO I

Dosis génicaDesequilibrio génico

23

Figura 2: Localización de microsatéltes y marcadores de ADN genómico

duplicación 17p13.3a b g h

j

l

i

k

c

e f

d

Subject 6 Subject 7

Increased LIS1 expression affects human andmouse brain development

W eim in Bi1,2,15,Tam arSapir3,15,Oleg A Shchelochkov1,4,15,Feng Zhang1,M arjorieA W ithers1,JillV Hunter4,

TaliaLevy3,VeraShinder5,DanielA Peiffer6,Kevin L Gunderson6,M arjan M Nezarati7,Vern Ann Shotts8,

Stephen S Am ato9,Sarah K Savage9,David JHarris10,Debra-Lynn Day-Salvatore11,M icheleHorner11,

Xin-Yan Lu1,2,Trilochan Sahoo1,2,Yuchio Yanagawa12,ArthurL Beaudet1,4,13,Sau W aiCheung1,2,

SalvadorM artinez14,Jam esR Lupski1,2,4,13 & Orly Reiner3

delección

lisencefalia

24

LA NEURONA: la principal célula del cerebro

LA SINAPSIS:la unidadfuncional

25

Conexiones sinápticas

Dibujo original de Preparación original de

Microscopía Electrónica

1

500

Cortesía de J. Lerma

La transmisión sináptica

1-Almacenamiento vesicular2-Liberación del neurotransmisor

3-Interacción con receptor

PLASTICIDAD….

Neurotransmisor Iones

1. El neurotransmisor se une al receptor

2. El canal se abre y fluyen los iones

Modificada de J. Lerma

Organización de los circuitos neurales

LA ACTIVIDAD ES EL

FACTOR MAS

IMPORTANTE PARA

LA FUNCION

NEURONAL Y LA

PLASTICIDAD

CEREBRAL….

28

SINAPTOGENESIS

SOBREPRODUCCION

PODA SINAPTICA

PLASTICIDADSINAPTICA

LA FUNCIONMODIFICA LA ESTRUCTURA

D.O. Hebb

Padre de la Psicología Cognitiva 1904-1985

Su hipotesis (1949)

Brain Damage and Repair.

From molecular research to clinical therapy

Herdegen & Delagado Garcia Eds 2004

Childhood Experience and the Expression of Genetic Potential: What Childhood Neglect Tells Us About Nature and NurtureCopyright © Dr Bruce D Perry, The ChildTrauma Academy,

SD

EN LA CORTEZA CEREBRAL DE UNAPERSONA CON DISCAPACIDAD MENTAL:HAY MENOS NEURONASEXISTEN MENOS SINAPSIS(espinas sinápticas en n. Piramidales)LAS NEURONAS NO FUNCIONAN BIEN (?)

31

The Law which has Regulated the Introduction of New Species, 1855 (Annals and Magazine of Natural History, vol. 16).

Alfred Russel Wallace (1823-1913)

Charles Darwin,On the origin of species by means of natural selection, or,The preservation of favoured races in the struggle for life.London: John Murray, 1859.

Charles Robert Darwin (1809 –1882)

July 1, 1858 - Charles Darwin and Alfred Wallacepresent paperson the development of animals to the Linnean Society in London.

el cerebro interpreta el mundo el intenta comprenderlo

A TRAVES DE LA ACTIVIDAD MENTAL COMPLEJA QUE PONE EN MARCHA NUEVAS(ORIGINALES) COMBINACIONES DE DATOS SE LLEGA A INTERPRETACIONES MAS

ADAPTADAS AL CONJUNTO DE CONOCIMIENTOS EN CADA MOMENTONO HAY NINGUN DATO ESTRUCTURAL QUE SE RELACIONE CON LA MAYOR

INTELIGENCIA, LUEGO LA DIFERENCIA ESTA EN LA FUNION

32

Periodos críticos

MOTORSENSORIALCOGNITIVO

mentalfunctions

33

Maduración cerebral

Maduración

neurotransmisores

modulación funcional:equilibrio

34

IG 1. Series of MR images in an infantboy (GA, 30 weeks; PMA, 3 weeks).

35

Maduración cerebral

intrauterina

36

NEURONASEN ESPEJO (?)

37

INTERACCION

AMBIENTE

GENOMA

Sindrome de Rett

LA ADECUADA MADURACIONFUNCIONAL DEL CEREBRO

DEPENDE ED UN ADECUADOENTORNO DE ESTIMULOS

Child and Adolescent Psychiatry: A Developmental ApproachAutor Jeremy Turk, Philip Graham, Frank Verhulst

ATENCION TEMPRANA Y

FUNCION CEREBRAL

39

MADURACION CORTICAL

MADURACION CORTICAL Y MIELINIZACION

lateralización

hemisférica

Adolescent Psychopathology and the Developing Brain: Integrating Brain and Prevention Scienceby Daniel Romer (Editor), Elaine F. Walker (Editor)

INA-UMH-CSICALICANTE