El cerebro, una conquista evolutiva
Desarrollo de sistemas neurales de Protecci贸n (dolor) y de recompensa (placer) Para potenciar las conductas de supervivencia y reproducci贸n
Aproximaciones experimentales al estudio del cerebro: Reduccionistas y HolĂsticas
DeFelipe et al (2002)
El cerebro humano: ≈100.000.000.000 neuronas
Javier de Felipe: Bosque neuronal
Microscopía Electrónica
1 µm
500 nm Preparación original de Cajal Dibujo original de Cajal
Cortesía de J. Lerma
Neurotransmisor
Iones
1. El neurotransmisor se une al receptor
2. El canal se abre y fluyen los iones
Plasticidad‌.
Molécula Transmisora
Efecto
Localización
Acetilcolina (ACh)
-,+
SNC, unión neuromuscular
Serotonina 5-Hydroxytryptamina (5-HT)
-,+
SNC, otras células
GABA
-
SNC
Glutamato (Glu)
+
SNC
+,-
Médula Espinal
+
SNC, nervios simpáticos
Dopamina
+,-
SNC
Adenosina
+,-
SNC, nervios periféricos
ATP
+,-
Neuronas simpáticas, sensoriales
Oxido Nítrico (NO)
+,-
SNC, tracto gastrointestinal, corazón
Glicina (Gly) N o r a d r e n a l i n a (Norepinefrina)
Relación entre densidad de espinas dendríticas y retraso mental
Huttenlocher, 1999
Sindromes de Down, fragil X, Rett - Reducción en el número y longitud de las espinas - Anormalias morfológicas (espinas largas, finas, en forma de hongo) - ‘disgenesia de las espinas’ Purpura,1974
Courtesy of Ger Ramakers
Correlato funcional de la memoria, • La potenciación a largo plazo (LTP)
Formaci贸n de sinapsis durante el aprendizaje
Plasticidad sinรกptica y experiencia
El nĂşmero de espinas sinĂĄpticas en la corteza disminuye con el envejecimiento
41 years
84 years
Ruth Benavides-Piccione and Javier de Felipe, 2008
Cortex Frontal Las dendritas pueden estar o no en contacto con las placas Wt Tg Sin placas
Densidad de espinas (por Âľm)
Tg En contacto con placas 2,5 2 1,5 1 0,5 0
10
30
50
70
90
110
Distancia del soma ( Âľm) Ruth Benavides-Piccione and Javier de Felipe
Caracterización genética y molecular del cerebro
Waddington’s “Epigenetic Landscape”. PLoS Biology, 2007
Genes, morfologĂa del cerebro e inteligencia
DeterminaciĂłn genĂŠtica del cociente intelectual (VIQ/PIQ) y de la densidad de la red neural formada por la sustancia gris frontal, occipital y parahipocampica
Hulshoff Pol, H. E. et al. J. Neurosci. 2006;26:10235-10242
La patologĂa cerebral como mĂŠtodo de estudio del cerebro
Phineas P. Gage
Anomalías cerebrales asociadas a conductas antisociales A- Conducta sociopática Tramática B. Post-extirpación tumor hipofisario C. Pedofilia secuandaria a tumor D. Trauma orbitofrontal con cambio de personalidad no antisocial E. Intento de suicidio con una ballesta que eliminó la conducta antisocial previa Mobbs et al.2007
Correlaci贸n estructura-funci贸n: La imagen cerebral
Objetos (gyrus parahipoc谩mpico )
Caras (gyrus fusiforme)
Ă reas cerebrales implicadas en las conductas sociales
Meyer-Lindenberg A et al. PNAS 2006;103:6269-6274
PNAS
Š2006 by National Academy of Sciences
La interacci贸n cerebro-m谩quina
Meltzoff et al. Science 2009
Desafíos futuros PET MRI MRS Nivel Organo
Detección Monitoriza ción
GeneChips Proteómica MicroArrays In vivo
Respuestas Integradas y genética
Nivel de tejido
Interacciones celulares
Nivel celular y molecular
Receptores específicos
Nivel genético
Mutaciones genes/dianas farmacológicas
Fomentar las aproximaciones multidisciplinarias y la investigación traslacional para favorecer el paso de la genómica a la clínica y viceversa Cortesía de D. Mendlewicz
Carga sanitaria de las enfermedades siquiátricas • Aproximadamente el 20% de la población adulta de los Estados Unidos presentará un problema mental grave a lo largo de su vida. • Esta cifra es mas alta si se incluye a niños y adolescentes. • Una de cada cuatro familias tiene al menos un pariente que padece una enfermedad. • De todas las enfermedades mentales, la depresión genera la mayor carga sanitaria. 33 millones de personas al año padecen depresión severa. Mas de 100000 suicidios anuales por esta causa • Se subestima la carga sanitaria que representan las enfermedades siquiátricas The world health report 2001, WHO, Geneva
Enfermedades cerebrales
14%
Otras enfermedades
Prevalencia durante toda la vida de las enfermedades del S. Nervioso Central 4%
0.5%
0.8%
Parkinson
SDAT (Alzheimer)
1%
Schizophrenia
Bipolar Disorder
Major Depression
Control de los mecanismos cerebrales de la violencia
Control de las substancias de abuso
Fรกrmacos que modulen los estados emocionales
Edvard Munch
The dance of life
Valoraci贸n de la empat铆a emocional
CONDUCTA VIOLENTA:
Agresi贸n afectiva Agresi贸n predatoria
Determinaci贸n de la responsabilidad legal - Presencia de lesiones neurol贸gicas - Correspondencia entre da帽o cerebral y conducta antisocial - Simulaciones - Falsedades asociadas a un delito - Possibilidades de reincidencia
Detecci贸n de preferencias (Neuroeconom铆a)
Modulaci贸n externa de la actividad cerebral
Optimizaci贸n del aprendizaje y del desarrollo de la inteligencia
Meltzoff et al. Science 2009
El conocimiento del cerebro condicionarå la sociedad del futuro‌.
ยกMuchas gracias!
Cerebro de ratón adulto
Sin ejercicio en rueda Con ejercicio en rueda
H van Praag et al. 1999
Transplanted astrocytes (GDAs) derived from glial-restricted precursors cells Davies et al. J Biol., 2006; 2008
Meltzoff et al. Science 2009
Microscopía Electrónica
1 µm
500 nm Preparación original de Cajal Dibujo original de Cajal
Cortesía de J. Lerma
Consolidaci贸n de las memorias por el estr茅s
Modulaci贸n de la consolidaci贸n de la memoria por la emoci贸n