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Neuroetología

Introducción a la Neuroetología

Miguel Escudero

Máster Biología Evolutiva

Universidad de Sevilla

Neuroetología

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¿Qué es la Neuroetología?

Es una ciencia integradora que utiliza la historia naturaly evolutiva de los organismos, el significado adaptativodel comportamiento y los componentes biofísicos ybiomecánicos relevantes para entender los mecanismosneurales que subyacen al control del comportamiento

ISNeuroethology

Neuroetología

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¿Qué es la Neuroetología?

Una aproximación evolutiva y comparada al estudio de los

mecanismos que participan y generan el

comportamiento

60%

40% Etología

Neurobiología

Neuroetología

Etología: Konrad LORENZ

• Interés inicial por la historia natural, la evolución y la paleontología.

• Formación en medicina, anatomía comparada y embriología.

• Discípulo de Oskar Heinroth (comportamientio de ánades).

• Patrones fijos de acción: comportamientos espontáneos, generados internamente.

• El comportamiento no es una cadena de reflejos.

• Modelo psicohidraulico para explicar los comportamientos

espontáneos.

• El comportamiento es un caracter fenotípico heredable con valor

taxonómico y filogenético.

• Impronta social en ánades.

Neuroetología

Etología: Niko Tinbergen

• Patrones de acción fija (Lorenz)

• Estudio de los comportamientos instintivos

• Comportamiento de gaviotas: etograma y patrones de conducta

• Mecanismos liberadores.

• Los cuatro principios del estudio del comportamiento:

– Causas próximas

– Desarrollo

– Evolución

– Función

Neuroetología

• Fisiología comparada

• Biología sensorial

• Audición en peces

• Significado de la danza de las abejas

Etología: Karl Von Frisch

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Neuroetología

Neurobiología: S. Ramón y Cajal

• Las neuronas son unidades morfológicas independientes.

• Las neuronas establecen contactos entre sí.

• Los cuerpos celulares, dendritas y axones son conductores de

información.

• Las neuronas están polarizadas funcionalmente

• Cuando un axón se ramifica, todos las ramas se activan

conjuntamente.

• Los axones se producen durante el desarrollo por crecimiento

neuronal dirigido.

Neuroetología

Avances técnicos relevantes para la

aparición de la Neuroetología

• Técnicas de marcaje neuronal (1900)

• Micro-estimulación eléctrica (1920)

• Trazado de conexiones (1950)

• Biología cibernética/modelado (1950)

• Marcadores anterógrados y retrógrados (1960)

• Registro intracelular/farmacología (1960)

• Técnicas inmunohistoquímicas (1970)

• Registro crónico de la actividad neuronal y el comportamiento (1970)

Neuroetología

Niveles de análisis

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Neuroetología

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Comportamiento

El comportamiento es una actividad o el conjunto de actividades que realiza un

animal

Neuroetología

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Actividad

Procambarus clarkii

Haplochromis burtoni

Eingenmannia virescens

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Comportamiento

El comportamiento es la actividad o el conjunto de actividades que realiza un

animal como resultado de una toma continua de decisiones

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Toma continua de decisiones

Ploceus intermedius

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Comportamiento

El comportamiento es la actividad o el conjunto de actividades que realiza un

animal como resultado de una toma

continua de decisiones y que le permite conseguir algún recurso presente o futuro

Neuroetología

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Recurso presente o futuro

… cualquier elemento del medio externo necesario

para el individuo, es decir, cualquier elemento que mantiene un estado de equilibrio mental y físico, y que proporciona bienestar al individuo

Merops apiaster Damaliscus korrigum

Neuroetología

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Comportamiento

El comportamiento es la actividad o el conjunto de actividades que realiza un

animal como resultado de una toma

continua de decisiones y que le permite

conseguir algún recurso presente o futuro

necesario para su supervivencia genética

Neuroetología

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Supervivencia (genética)

Strix nebulosa

Neuroetología

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El neuroetólogo unifica ambos abordajes

- Le interesa el comportamiento natural

- Le interesa el funcionamiento del sistema

nervioso que produce ese comportamiento

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�eurofisiólogo Etológo

Estudia nervios, células y sistemas

nerviosos

Estudia comportamientos, actos y a

los organismos como actores

Laboratorio Campo

Experimentación Observación

Control "Natural"

Análisis Síntesis

Causas internas Patrones externos

Fenómenos próximos Fenómenos últimos

¿Cómo? (mecanismos) ¿Por qué? y ¿Para qué? (evolutivo)

Ama las máquinas y el orden Ama la naturaleza (y sus desórdenes)

Visten batas y corbatas Visten pantalones con rodilleras

Neuroetología

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Implicaciones del pensamiento

etológico sobre la comprensión del sistema nervioso

1.El comportamiento refleja laactividad del sistema nervioso

Neuroetología

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Patrones de acción fija

• Innatos:‘Erbkoordination‘: coordinación heredada

• Estereotipados y fijos

• Típicos de cada especie

• Una vez liberado por el estímulo signo no se detienen

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Patrones de acción fija (PAF)

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Estereotipia

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Estímulos signo

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Estímulos signo

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Estímulos signo

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Sistema nervioso y comportamiento

Alerta

Inhibición

Biorritmos

Hormonas

Entrada

sensorialEstímulo

signo

Mecanismo

Liberador

Innato

Salida

motora

Patrón de

Acción

Fija

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Modelo Hidráulico de Lorenz

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2. El abordaje evolutivoy comparado

Implicaciones del pensamiento

etológico sobre la comprensión del sistema nervioso

Neuroetología

El sistema nervioso se ha seleccionado a partir de

los comportamientos que produce

Planteamiento evolutivo

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Neuroetología

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La evolución actúa sobre el sistema nervioso seleccionando comportamientos

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¿Por qué no son más diferentes los

sistemas nerviosos?

Neuroetología Neuroetología

El cerebro varía con el tamaño del cuerpo y cerebros mayores tienen

más número de neuronas. La densidad neuronal disminuye con eltamaño y crece la proporción de células gliales.

Neuroetología Neuroetología

Mientras que el cerebro de los roedores incrementa en tamaño

exponencialmente con el número de neuronas, en primates varialinealmente, la densidad neuronal se mantiene constante y la relaciónglía/neurona no aumenta con el tamaño del cerebro

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Neuroetología

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1. El sistema nervioso ha evolucionado

como un sistema plurifuncional

• Pequeñas modificaciones o elementos nuevos permiten hacer comportamientos diferentes

• No se eliminan los anteriores por lo que se acumulan circuitos superpuestos

• Todos los circuitos son necesarios para realizar cada comportamiento

Neuroetología

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Neuroetología

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MacLean (1967)

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Capacidad para modificar su estructura interna

Cambios en el medio externo modifican el

comportamiento

2. El sistema nervioso ha evolucionado

como un sistema plástico

Neuroetología

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Neuroetología

Walter Rudolf HessErich von Holst

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Neuroetología

Theodore Holmes

“Ted” Bullock

Walter Heiligenberg

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Jörg-Peter Ewert

Neuroetología

Franz Huber

Neuroetología

Peter R. Marler

Neuroetología

Donald R. Griffin