AYORA DURÁN ELIZABETH ADRIANA
DIPLOMADO EN PSICONEUROINMUNOENDOCRINOLOGÍA 2024
UNIDAD 5 EMOCIONES Y COGNICIÓN SOCIAL
SUBUNIDAD 5.4: NEUROPLASTICIDAD Y NEUROGÉNESIS
PRIMERA ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE
1. ¿Cuáles fueron las primeras aportaciones científicas que refirieron la plasticidad del cerebro?
1780: Correlaciones entre el naturalista suizo Charles Bonnet y el anatomista italiano Michele Vincenzo Malacame discuten la posibilidad de que el ejercicio mental pueda conducir al crecimiento del cerebro, y mencionan varias formas de probar la idea experimentalmente.
Malacarne lo hizo entonces, usando pares de perros de la misma camada y pares de aves de la misma nidada de huevos. Entrenó extensamente a un animal de cada pareja durante varios años, luego examinó sus cerebros, y afirmó que el cerebelo era significativamente más grande en los animales entrenados que en los no entrenados.
Médico alemán Samuel Thomas von Sommerring consideró la idea en un influyente libro de anatomía publicado en 1791: "¿Cambia gradualmente el uso y el ejercicio del poder mental la estructura material del cerebro," escribió, "tal como vemos, por ejemplo, que los músculos muy usados se vuelven más fuertes y que el trabajo duro engrosa considerablemente la epidermis? No es improbable, aunque el bisturí no puede demostrarlo fácilmente".
En el capítulo dedicado al hábito de los Principios de Psicología (1890) William James introducía como concepto clave la plasticidad del sistema nervioso y del cerebro, un fenómeno que experimentalmente él no podía estudiar, pero que era una consecuencia derivada de los resultados de las investigaciones contemporáneas en diversos campos de la Biología y la Fisiología.
« La plasticidad hace referencia a cómo el aprendizaje, la adquisición de habilidades, las influencias interpersonales y sociales y otras variables del contexto pueden ejercer un efecto en la estructura física del cerebro, modificándolo y estableciendo nuevas relaciones y circuitos neurales que a su vez alteran su funcionamiento. Concepto, estudiado experimentalmente a finales del siglo XX, es una de las claves en la actual Neurociencia Social, disciplina que trata de combinar e integrar diferentes elementos conceptuales y metodológicos procedentes de las Neurociencias y de la Psicología Social.
« En primer lugar, James otorgó al concepto de plasticidad en su análisis del hábito, y en segundo lugar, revisar el significado de este concepto en la Neurociencia Social, subrayando el papel antecedente de las hipótesis de James en la concepción actual de plasticidad cerebral.
William James (1842-1910) incluyó como capítulo IV de su obra Principios de Psicología (James, 1890) “El hábito”. Se trata de un capítulo sumamente interesante por el carácter anticipador de ideas que también Sigmund. Freud y Ramón y Cajal van a tratar desde sus posiciones, intereses e investigaciones (Ansermet y Magistretti, 2004; Kandel, 2006).
La idea fundamental que aquí nos interesa es la de la plasticidad del sistema nervioso, y en particular, del cerebro, un fenómeno que experimentalmente ninguno de ellos podía estudiar ni demostrar, pero que era una consecuencia derivada de los resultados de las investigaciones contemporáneas en diversos campos de la Biología y la Fisiología.
« Hubo que esperar más de medio siglo para que Donald O. Hebb, en su trabajo Organización de la conducta (Hebb, 1949), retomara estas ideas y afirmara que la experiencia modifica las conexiones corticales, de manera que incluso el cerebro de una persona adulta está constantemente cambiando en respuesta a la experiencia.
« Investigaciones recientes han demostrado que Hebb estaba en lo cierto y que los cambios plásticos en el cerebro se encuentran asociados al aprendizaje y a la memoria, a la adquisición de habilidades, e incluso al establecimiento de adicciones (Gottesman y Hanson, 2005).
« En la actualidad se ha demostrado que una miríada de factores influye sobre la plasticidad cerebral: la experiencia pre- y post-natal, los genes, el consumo de drogas, las hormonas, la maduración y el envejecimiento, la dieta, el estrés, o las enfermedades y los accidentes (Kolb, Gibb, y Robinson, 2003).
« En definitiva, toda experiencia deja una huella. Esta afirmación ha sido confirmada de modo experimental por hallazgos recientes en Neurobiología, que muestran cómo la plasticidad de la red neuronal permite la inscripción de la experiencia, la cual modifica permanentemente las conexiones entre las neuronas, provocando cambios tanto de orden estructural como funcional (Ansermet y Magistretti, 2004).
« Avances recientes señalan un importante factor implicado en los cambios en el funcionamiento cerebral: el mundo social; de los estudios realizados sobre recuperación de funciones cognitivas tras daños cerebrales se deriva que los procesos de aprendizaje para ser conscientes de cosas nuevas (es decir, para adquirir nuevos qualia) dependen críticamente de la interacción social, en particular de la retroalimentación proporcionada por el entrenador (Frith, 2011). Si bien nos encontramos aún en el comienzo de los estudios experimentales que permitan comprobar el alcance de estos planteamientos, más de un siglo antes de estos hallazgos James ya se sentía estimulado por las hipótesis sobre los fenómenos de plasticidad y su relevancia para el estudio del comportamiento humano.
2. ¿En qué obra y que autor hizo referencia y utilizó por primera vez el término neuroplasticidad?
En primer lugar, James otorgó al concepto de plasticidad en su análisis del hábito, y en segundo lugar, revisar el significado de este concepto en la Neurociencia Social, subrayando el papel antecedente de las hipótesis de James en la concepción actual de plasticidad cerebral.
Jerzy Konorski acuñó por primera vez el término neuroplasticidad en 1948; un neurocientífico describió los cambios que observaba en las estructuras neuronales, y su uso se generalizó en la década de 1960.
3. ¿Cuáles fueron los argumentos expuestos por Charles Sherrington para exponer que en las sinapsis se encontraba probablemente el aprendizaje?
Denominó: "sinapsis", de las palabras griegas syn, que significa "juntos", y haptein, que significa "agarrar", y afirmó que las sinapsis son probablemente los sitios en los que se aprende. Se refirió explícitamente al fortalecimiento de la sinapsis: "Desconectada de todas las oportunidades de reproducirse, la célula nerviosa dirige su energía acumulada hacia la amplificación de sus conexiones con sus congéneres, en respuesta a los acontecimientos que la agitan". Otros desafiaron la noción de que el aprendizaje podría inducir nuevas ramas de fibras nerviosas, señalando la evidencia de que hay mucha menos variación en el tamaño del cerebro que en el de cualquier otro órgano, y que el volumen cerebral parece permanecer constante durante gran parte de la vida.
Su principal contribución estriba en su descubrimiento de la «función integradora del sistema nervioso», en cuyo desarrollo se compendian sus importantes aportaciones al estudio de la diferenciación entre acciones inhibidoras y acciones excitadoras.
4. Según Hubei y Torsten ¿cómo afectan las experiencias sensoriales al cerebro en desarrollo?
A principios de los años sesenta, los fisiólogos David Hubei y Torsten Wiesel hicieron una serie de descubrimientos semianuales sobre cómo las experiencias sensoriales afectan al cerebro en desarrollo.
El desarrollo adecuado del cerebro depende en gran medida de la estimulación sensorial y de la actividad cerebral espontánea en la infancia y la primera infancia. Los cambios estructurales y funcionales inducidos por esta actividad son críticos para el surgimiento de circuitos neuronales saludables y funcionales. Estos procesos de desarrollo se encuentran entre los más conocidos y comprendidos de todos los cambios neuroplásticos, gracias al trabajo pionero realizado por Hubei y Wiesel en los años 60.
De hecho, la neuroplasticidad comienza a dar forma a los circuitos neuronales a medida que se van depositando en el útero. A mediados del segundo trimestre (20-23 semanas) comienzan a formarse las conexiones de largo alcance de los sistemas sensoriales, lo que permite al feto detectar estímulos ambientales de diversa índole, y esos estímulos pueden afinar los circuitos mucho antes del nacimiento, al igual que lo hacen en los primeros años de vida.
5. ¿En qué consiste la plasticidad funcional?
La plasticidad funcional, implica cambios en algún aspecto fisiológico de la función de las células nerviosas, como la frecuencia de los impulsos nerviosos o la probabilidad de liberación de una señal química -ambas actúan para hacer las conexiones sinápticas más fuertes o más débiles- o cambios en el grado de sincronicidad entre las poblaciones de células.
Se refiere a la remodelación que ocurre en el cerebro después de perder un miembro, por ejemplo, cuando se sufre una amputación de un dedo, las neuronas en el cerebro que representan a ese dedo pierden la comunicación sensorial con esa parte del cuerpo e inducen a una reorganización o plasticidad neuronal en las que esas neuronas trabajen para responder a las partes cercanas del dedo perdido.
6. ¿En qué consiste la plasticidad estructural?
Esta se refiere a los mecanismos que existen en nuestro cerebro que nos permiten ser flexibles, reforzar las redes que ya existen y formar nuevas redes neuronales e incluso eliminarlas.
Incluye cambios volumétricos en regiones discretas del cerebro y la formación de nuevas vías neuronales, provocados ya sea por la formación de nuevas ramas de fibras nerviosas y sinapsis o por el crecimiento y la adición de nuevas células. Estos diferentes modos de plasticidad ocurren en un amplio rango de escalas de tiempo. La modificación de las sinapsis puede ocurrir en una escala de tiempo de milisegundos, las sinapsis y las dendritas.
7. ¿En qué áreas del cerebro se presenta el fenómeno de plasticidad?
En el hipocampo.
Hay evidencia que demuestra que el encéfalo puede cambiar para adaptarse a diversas circunstancias, no solo durante la infancia y la adolescencia, sino también durante la edad adulta e incluso en situaciones de lesión cerebral, lo que significa que el cerebro es flexible y modificable.
El término que denota dichos cambios del encéfalo, se denomina plasticidad neuronal
Se definen diversos mecanismos de neuroplasticidad en dependencia del proceso que la origine, el lugar donde se desarrolla, el mecanismo por el cual se produce, entre otras.
1. Ramificación o sinaptogénesis reactiva: crecimiento de un cuerpo celular hacia otro como consecuencia de su crecimiento normal. Un vacío en un sitio particular puede ser llenado parcialmente con la ramificación guiada por axones de crecimiento y proteínas como la laminina, integrina y cadherinas, con múltiples sitios de acoplamiento para neuronas, factores tróficos y glucoproteínas.
Las ramificaciones colaterales son procesos axonales nuevos que han brotado de un axón no dañado y crecen hacia un sitio sináptico vacío.
8. ¿Cuáles fueron las aportaciones de Franz Joseph Gall en el estudio de la neuroplasticidad?
La frenología fue fundada por el gran anatomista Franz Joseph Gall, quien declaró que formuló sus ideas por primera vez a los nueve años de edad. Cuando era niño, Gall había notado que un compañero de clase con una memoria superior para las palabras también tenía ojos saltones, y creía que las dos características aparecían juntas en otros. "Aunque no tenía ningún conocimiento preliminar, me asaltaba la idea de que los ojos así formados eran la marca de una excelente memoria", escribió. "Más tarde... Me dije a mí mismo: si la memoria se muestra por una característica física, ¿por qué no otras? Y esto me dio el primer incentivo para todas mis investigaciones."
Gall comenzó a dar conferencias sobre frenología en 1796, un año después de graduarse de la escuela de medicina, y publicó su teoría por primera vez en 1808. Llegó a creer que la región sobre los ojos estaba dedicada a la "Facultad de Atención y Distinción de Palabras, Recuerdos de Palabras, o Memoria Verbal". Más tarde, documentó los casos de dos hombres que no podían recordar los nombres de sus familiares y amigos como resultado de las heridas de espada sobre el ojo, lo que tomó como confirmación de las primeras observaciones que había hecho en la escuela. Creía que la "Destructividad" residía sobre la oreja, porque esta región era prominente en otra escuela que conocía, que era "aficionado a torturar animales", y en un boticario que se convirtió en un verdugo. Localizó la "Idealidad" en otra región un poco más atrás, porque esa región parecía ser desproporcionadamente grande en los carteristas que había conocido; y la "Idealidad" en una región que creía que era prominente en las estatuas de poetas, escritores y otros grandes pensadores, la zona de la cabeza que frotaban mientras escribían. Gall coleccionó unos 400 cráneos a lo largo de su carrera, incluidos los de intelectuales públicos y psicópatas, y su teoría se basaba casi exclusivamente en las mediciones que tomaba de ellos. En total, afirmó haber localizado 27 facultades mentales, y argumentó que 19 de ellas -incluyendo el coraje y los sentidos del espacio y el color- también podían demostrarse en animales, mientras que otras -como la sabiduría, la pasión y el sentido de la sátira- eran exclusivas de los humanos. Aunque se enfrentaron a críticas todo el tiempo, los frenólogos siguieron siendo influyentes hasta mediados del siglo XIX. Sin embargo, con el tiempo sus métodos fueron desacreditados como no científicos, aunque Gall y sus colegas habían "escogido" sus pruebas, descartando las que eran incompatibles con su teoría, y así, en el decenio de 1870 la teoría de la localización había llegado a ser ampliamente aceptada, en gran parte como resultado de investigaciones clínicas en pacientes con daños cerebrales.
Franz Joseph Gall afirmaba que a cada área cerebral le corresponde una determinada función mental, y que se puede estudiar la asociación entre anatomía y comportamiento a través del análisis de la forma de la parte del cráneo que cubre unas u otras regiones del cerebro.
El método de Gall y sus seguidores consistía en examinar las irregularidades, las protuberancias y las hendiduras de la parte externa del cráneo utilizando sus dedos, además de instrumentos como cintas métricas y el célebre craneómetro, un calibrador creado específicamente para evaluar la morfología del cráneo.
« La frenología de Gall constituyó un paso importante en el desarrollo de la neuroanatomía porque solidificó la idea de la localización de funciones mentales en áreas concretas del cerebro. Descubrimientos como los de Broca y Wernicke sobre las regiones cerebrales asociadas al lenguaje siguieron de forma aproximada la línea de investigación de Gall.
« El trabajo neuroanatómico de Gall favoreció el progreso de las técnicas de disección debido a que contribuyó a la popularización del método de separar las fibras del cerebro una a una en lugar de cortar porciones de tejido de forma arbitraria. También inspiró las inquietantes hipótesis de Cesare Lombroso sobre la influencia de la anatomía en la criminalidad.
« Franz Joseph Gall y promulgaba la posible relación entre el carácter y los rasgos físicos. Establecía que el cerebro era el órgano que dirigía la mente y estudiaba la localización de cada función cerebral y su relación con la personalidad y el carácter de cada individuo.
9. ¿En qué porción del cerebro se ubican las áreas 1, 2 y 3 Brodman y que función desempeñan?
Corteza somatosensitiva primaria (área sensitiva primaria o giro postcentral) - se enumera de dirección rostral a caudal como 3, 1, 2. Esta región está asociada con varios sentidos, tales como:
« localización del tacto, temperatura, vibración, dolor
« percepción sensitiva (discriminación de dos puntos, propiocepción, etc.), especialmente de las extremidades superiores e inferiores, tronco, manos, cara y labios
« movimiento orofacial controlado y coordinado (por ejemplo, silbar)
aprendizaje motor
10. ¿En qué consistió la técnica empleada por Penfield en pacientes con epilepsia?
En el decenio de 1920, el neurocirujano canadiense Wilder Penfield fue pionero en una técnica para estimular eléctricamente los cerebros de los pacientes con epilepsia consciente, a fin de determinar la ubicación del tejido cerebral anormal que causa sus convulsiones Por lo general, la epilepsia puede tratarse eficazmente con medicamentos anticonvulsivos, pero en la minoría de los pacientes que no responden a los medicamentos se puede recurrir a la cirugía como último recurso, para eliminar el tejido anormal y aliviar las convulsiones debilitantes.
Penfield deliberadamente mantuvo a sus pacientes conscientes mientras estimulaba eléctricamente el córtex, para que pudieran informarle de sus experiencias. Cuando estimulaba el giro poscentral, por ejemplo, los pacientes describían haber sentido una sensación táctil en alguna parte de su cuerpo; la estimulación del giro precentral hacía que los músculos de la parte correspondiente del cuerpo se contrajeran; y la estimulación de partes del lóbulo frontal izquierdo interfería con la capacidad de hablar. De esta manera podía delinear los límites del tejido anormal y volver a moverlo sin infligir daño al tejido circundante. Penfield operó a unos 400 pacientes y en el proceso trazó un mapa de las zonas motoras primarias y somatosensoriales hasta el giro pre y poscentral, respectivamente. Descubrió que ambas franjas de tejido cerebral están organizadas topográficamente, de manera que las partes adyacentes del cuerpo están representadas en las regiones adyacentes del tejido cerebral (con algunas excepciones menores); y que no todas las partes del cuerpo están representadas por igual en el cerebro: la gran mayoría de las corticales motoras y somatosensoriales primarias están dedicadas a la cara y las manos, que son las partes más articulables y sensibles del cuerpo. Penfield resumió estos importantes descubrimientos en los diagramas de homúnculos ("hombrecito") elaborados por su secretario
Wilder Penfield y Herbert Jasper fueron dos médicos que colaborando con neurocirujanos; realizaron estudios en los cuales aplicaban estímulos eléctricos de baja intensidad en la corteza sensoriomotora de pacientes epilépticos despiertos durante la cirugía de epilepsia. Con base en la evaluación de las sensaciones registradas durante la estimulación de la corteza de los pacientes, Penfield y Jasper pudieron obtener un mapa de la corteza sensorial del humano, a la que denominaron “homúnculo de Penfield”. La aplicación de estímulos eléctricos en las zonas epilépticas de pacientes durante el procedimiento quirúrgico aún se lleva a cabo con el fin de activar e identificar al foco epiléptico y así realizar su disección sin dañar zonas normales.
11. ¿En qué consiste la plasticidad intermodal?
La neuroplasticidad intermodal o cruzada, es decir, neuronas multisensoriales o vías alternativas de percepción que compensan un déficit sensorial
Es posible que esta plasticidad se deba, además, a las neuronas destinadas a la corteza visual. Tal y como explica Harrar et. al. se estima que el 30% de dichas neuronas se dedican al procesamiento visual, el 8% se ocupa de la información táctil y el 3% a la auditiva.
En el área táctil, los sujetos con discapacidad visual siempre se han caracterizado por ver con las manos algo que no es del todo una metáfora. Como ya explicó Bach-y-Rita quien ve no es el ojo sino el cerebro. Gracias a los estudios recientes se ha observado cómo los sujetos ciegos, sobre todo con mayor tiempo con el déficit, llegan a tener una representación mental muy detallada. Esas imágenes mentales se fundamentan con la unión de la percepción táctil, información auditiva y otros detalles sensoriales.
La desaferenciación de una vía sensorial desencadena una reorganización de las conexiones nerviosas que es mucho más notoria cuando se lleva a cabo en las primeras fases del desarrollo postnatal. La reorganización posibilita que el sistema sensorial desaferenciado procese otros tipos de sensibilidad pertenecientes a los sistemas intactos. Este fenómeno conocido como plasticidad intermodal es la base para que las estructuras denervadas sean reclutadas para su participación en el procesamiento de información de las modalidades sensoriales intactas. Las áreas auditivas primarias en personas sordas responden a estimulación visual (Finney y cols., 2001; Bavelier y Neville, 2002) lo que indica que esta desaferenciación unimodal da lugar a un acceso sensorial de las áreas corticales afectadas. En el presente trabajo de tesis se ha estudiado la reorganización de las conexiones tálamocorticales tras la desaferenciación visual en las primeras fases del desarrollo postnatal, observándose cómo en el animal desaferenciado se produce una ampliación de los campos terminales en la corteza, desde áreas de la corteza retrosplenial agranular hacia la corteza visual secundaria adyacente.
12. ¿En qué porciones del cerebro se desarrollan las funciones de lenguaje y comprensión del mismo? (elabore un esquema o dibujo de dichas áreas).
Los componentes principales del lenguaje se encuentran en el hemisferio dominante (izquierdo), en la zona perisilviana
La dominancia para el lenguaje está relacionada a la lateralidad. Aproximadamente, el 95% de los diestros tiene localizado el lenguaje en el hemisferio izquierdo y sólo un 5% en el hemisferio derecho. En cambio los zurdos, el 70% lo tiene representado en el hemisferio izquierdo, un 15% en el hemisferio derecho y un 15% en forma bilateral.
Sistema funcional del lenguaje:
Área de Broca (B): Se localiza en el lóbulo frontal izquierdo, al pie de la tercera circunvolución. Según el mapa de Brodmann corresponde a las áreas 44 (pars opercularis) y 45 (pars triangularis) (9). Las funciones de estas áreas son: la formulación verbal (morfosintaxis) que corresponde a la expresión y comprensión de estructuras sintácticas, y cumple un rol en el procesamiento de verbos. Además, tiene una participación en la planificación y programación motora para la articulación del habla. Esta área está relacionada con procesos de secuenciación (eje sintagmático).
Áreas de Brodmann (AB) 46 y 47: El área 46, a pesar de estar relacionada con la función ejecutiva, cumple un rol en la comprensión de oraciones. Recientes trabajos muestran que las áreas 46 (córtex prefrontal dorso lateral) y 47 (pars orbitalis) participan en el procesamiento sintáctico.
Área de Wernicke (W): Se localiza en el lóbulo temporal izquierdo en la primera circunvolución temporal posterior, específicamente en las AB 22 y 42. Se ha planteado que también formarían parte de esta área, la circunvolución supramarginal y angular. Las funciones de estas áreas son la comprensión auditiva y el procesamiento de la selección del léxico (eje paradigmático).
Circunvolución supramarginal (SM): Se localiza en el lóbulo parietal inferior, AB 40. Las funciones de esta región son principalmente el procesamiento fonológico y la escritura. El modelo del circuito fonológico propuesto por Baddeley está relacionado con esta región.
Circunvolución angular (A): Se localiza en el lóbulo parietal izquierdo. Corresponde al AB 39; área terciaria que juega un importante rol en la integración multimodal (visual, auditiva y táctil), en el procesamiento semántico, cálculo, lectura y escritura.
Lóbulo temporal (LT): La memoria semántica (MS) se encuentra ubicada en región lateral de ambos lóbulos temporales. Está formado por el polo temporal (AB 38), la segunda circunvolución temporal (AB 21), la tercera circunvolución temporal (AB 20) y parte de la circunvolución fusiforme (AB 37). Existiría una conexión entre estas zonas y la primera circunvolución temporal que es crucial para el procesamiento léxico-semántico. Éste se pone en funcionamiento en la denominación y comprensión de palabras.
Lóbulo de la ínsula (I): Se ha planteado que esta estructura cumple un rol en la conversión de los fonemas en información motora para que esta pueda ser leída en el área de Broca (premotora). También se ha podido determinar que la ínsula anterior está relacionada con el procesamiento articulatorio complejo como palabras de larga metría y dífonos. Existe una conexión entre la circunvolución supramarginal y la ínsula anterior y de esta hacia la región de Broca. La ínsula tendría por función llevar a cabo un procesamiento intermedio entre el lenguaje y el habla.
Fascículo longitudinal superior (FLS): Es un tracto dorsal que conecta varias regiones relacionadas con el lenguaje. Está compuesto por 5 componentes: 3 componentes superiores corresponden a fibras antero-posteriores que van desde el área frontal y opercular a áreas específicas. El primer componente (FLS-I) llega al lóbulo parietal superior. El segundo (FLS-II) finaliza en la circunvolución angular. El tercero (FLS-III) concluye en la circunvolución supramarginal. El cuarto (FLSIV) es el que conocemos como fascículo arqueado, conecta el área de Wernicke con el área de Broca. Es una conexión bidireccional que es fundamental para la repetición tanto de palabras como enunciados. Este fascículo es crucial para el aprendizaje del lenguaje y forma parte del circuito fonológico. Éste también está relacionado con la expresión del lenguaje. El quinto componente (FLS-V) conecta la región temporal con la parietal.
Estos subtractos están relacionados con diferentes funciones del lenguaje tales como fonología, evocación léxica y articulación.
Fascículo uncinado (FU): Conecta la zona temporal anterior con el lóbulo frontal. Tendría implicancia en la nominación de nombres propios y comprensión auditiva.
Fascículo longitudinal inferior (FLI): Une la región occipital con el lóbulo temporal, donde está representada la memoria semántica. Tiene un rol importante en la denominación de objetos vivos. También se conoce en el sistema visual como la vía del qué.
Fascículo fronto-occipital inferior: Es una vía ventral que conecta el lóbulo occipital con la región órbito-frontal. La función de esta estructura aún es poco conocida. Se cree que podría participar en la lectura, atención y procesamiento visual.
Las áreas y tractos del sistema funcional del lenguaje se pueden agrupar en dos grandes vías: dorsal y ventral. La primera, implica la circunvolución SM, FA, varios de los componentes del FLS, W y B. Esta vía está relacionada con la forma del lenguaje, tanto con el procesamiento fonológico como gramatical. Participa en la repetición y en la expresión del lenguaje. La segunda vía está conformada por el FLI, FFO, FU, circunvolución fusiforme (AB 37) y polo, primera y segunda temporal (AB 38, 21 y 20). Este tracto está relacionado con el procesamiento léxico-semántico. Tendría importancia en la comprensión del lenguaje.
Áreas subcorticales: Las bases biológicas del lenguaje no sólo se encuentran en la corteza cerebral. Hay evidencia que estructuras subcorticales, tales como el tálamo y ganglios basales, participan en el lenguaje.
Existen conexiones entre la región témporo-parietal (TP) y el pulvinar, entre el núcleo ventral anterior (NVA) del tálamo y el área de Broca. Este circuito se conoce con el nombre de córticotálamo-cortical y tendría un importante rol en el monitoreo léxico-semántico.
Por otra parte, existen otras conexiones que comienzan con la unión del área TP al caudado (C), éste a su vez se conecta con el globo pálido (GP) y de este último sale una conexión hacia el NVA. El funcionamiento de este circuito sería el siguiente: la región TP inhibe al C, no ejerciendo actividad sobre el GP, el cual entra en funcionamiento inhibiendo al NVA. Esto produce que el área de Broca no pueda ser activada. La consecuencia de esta actividad es que el sujeto no habla. Cuando la región TP no ejerce actividad sobre el C, este último inhibe al GP, liberando al NVA. Éste activa el área de Broca y el sujeto habla.
Otras zonas que participan en el sistema funcional del lenguaje son el hemisferio derecho, áreas prefrontales y cerebelo.
Hemisferio derecho (HD): El HD procesa la información de manera sinóptica y no análitica o secuencial como el hemisferio izquierdo. Éste cumple un importante rol en las habilidades pragmáticas, es decir, en el uso del lenguaje en el con texto. El HD contribuye de manera significativa a la expresión y comprensión del discurso. Otras funciones importantes de este hemisferio son: la interpretación del lenguaje no literal en un contexto determinado, la apreciación de la ironía, humor y sarcasmo; identificación de emociones, prosodia y procesamiento semántico. A diferencia de la localización de las funciones verbales en el hemisferio izquierdo, el derecho es más difuso en cuanto a su representación.
Áreas prefrontales: Participan en el lenguaje, fundamentalmente en la habilidad discursiva, a través de la función ejecutiva, que está relacionada con la iniciación de la actividad verbal; planificación de lo que se va a decir; mantenimiento del tópico; objetivo de lo que se quiere lograr; monitoreo de lo que se está diciendo; cambiar (si es necesario) para cumplir el propósito, verificar lo que se dijo y finalmente, detener la conducta verbal. Estas funciones dependen de la región frontal dorsolateral
Otras funciones que podemos encontrar en el lóbulo frontal y que están directamente implicadas en el discurso conversacional son: la cognición social (juicio social, considerar el impacto de su conducta sobre otros, conducta reflexiva) y la teoría de la mente (la habilidad para inferir el estado mental de otros). Estas funciones dependen de la región orbitofrontal
La iniciativa y la motivación estarían relacionadas con la zona frontal medial.
Cerebelo: Hay estudios recientes que han demostrado que el rol del cerebelo no está limitado a la actividad motora, participa también en la modulación de la función verbal como fluencia verbal, evocación de la palabra, sintaxis, lectura, escritura y habilidades metalingüísticas
Proceso para formar una oración:
1. Para formular una oración, lo primero es tener una idea, que se genera a través de conceptos en el sistema semántico.
2. Posteriormente, en el área de Wernicke se accede al léxico con el objetivo de seleccionar las palabras que representan los conceptos (procesamiento léxico). En forma paralela, en el área de Broca se selecciona el verbo, se ordenan las palabras de forma adecuada y se eligen los nexos (procesamiento gramatical).
3. A continuación, en la circunvolución supramarginal, se seleccionan los fonemas que componen cada una de las palabras de la oración.
4. Acto seguido, esta información viaja hacia el lóbulo de la ínsula donde se convierte en información motora, la cual es enviada hacia el área de Broca donde se seleccionan los planes motores necesarios para producir cada uno de los sonidos que componen las palabras de la oración. Cada uno de estos planes contiene información sobre los músculos que van a participar, cuáles se van a contraer, por cuánto tiempo y qué músculos se van a relajar.
5. Acto seguido, esta información es enviada al área motora primaria (área 4 en el mapa de Brodmann), donde baja hacia los pares craneales a través del haz corticonuclear.
6. Las áreas motoras 6 y 8, las estructuras subcorticales (ganglios de la base) y el cerebelo forman parte de esta actividad motora.
7. Los pares craneales que participan en el habla son el V, VII, IX, X, XI y XII. Finalmente, la información llega a los músculos de los órganos fonoarticulatorios
13. La sordera está asociada con cambios importantes en las vías neurales de largo alcance ¿cuáles son éstas? (elabore un esquema o dibujo de las mismas)
Usando imágenes con tensores de difusión (DTI) para visualizar la conectividad del cerebro, los investigadores han encontrado que la sordera está asociada con cambios importantes en las vías neurales de largo alcance, especialmente aquellas entre las áreas sensoriales de la corteza cerebral y una subestructura cortical llamada tálamo. El tálamo tiene muchas funciones importantes, en particular la de transmitir información de los órganos sensoriales a la región cortical apropiada, regulando así el flujo de información entre las diferentes regiones de la corteza. Las personas sordas muestran cambios en la estructura microscópica de las conexiones tálamo-córtico en cada lóbulo del cerebro, en comparación con las personas oyentes. Así pues, la sordera parece inducir cambios plásticos en todo el cerebro que alteran profundamente la forma en que la información fluye a través del cerebro. Con los avances en la tecnología, los dispositivos de sustitución sensorial han recorrido un largo camino desde el engorroso artilugio de Bach-y-Rita. En lugar de utilizarlos sólo como herramientas experimentales, muchos grupos de investigación están desarrollando ahora estos dispositivos como prótesis que ayudan a las personas ciegas y sordas a compensar su pérdida sensorial, y en junio de 2015 uno de estos dispositivos fue aprobado para su uso por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA).
14. ¿En qué consisten los dispositivos de sustitución sensorial?
Los dispositivos de sustitución sensorial (SSDs) tienen por objeto compensar la pérdida de una modalidad sensorial, normalmente la visión, mediante la conversión de la información de la modalidad perdida en estímulos de una modalidad remanente. «The vOICe» es un SSDs visual-versus-auditivo que codifica las imágenes tomadas por una cámara que porta el usuario como si fueran «paisajes sonoros»; de tal manera que los usuarios experimentados pueden extraer información sobre su entorno. Se investigó el nivel de detalle que se podía alcanzar durante las primeras fases de iniciación mediante pruebas de agudeza visual con videntes con los ojos vendados. El rendimiento inicial estuvo muy por encima de la probabilidad. Los participantes que hicieron la prueba dos veces, como una manera de formación mínima, mostraron una marcada mejoría en la segunda prueba. La agudeza visual mermó ligeramente, pero no fue significativamente afectada, cuando los participantes usaron una cámara y fallaron en la orientación de las letras «en directo». Se encontró una correlación positiva entre la formación musical de los participantes y su agudeza visual. La relación entre la experiencia auditiva a través de la formación musical, y la falta de una relación con la imaginación visual, sugiere que el uso temprano de un SSDs se basa principalmente en los mecanismos de la modalidad sensorial que se utiliza en lugar de la que está siendo sustituida. Si se pierde la visión, la audición representa el canal sensorial de mayor ancho de banda de los que han quedado. El nivel de agudeza descubierto, y el hecho de que se logró con usuarios inexpertos con muy poca experiencia en sustitución sensorial, es prometedor.
El BrainPort V100 es esencialmente una versión miniaturizada del aparato de Bach-y-Rita, que consiste en una cámara de vídeo montada sobre un par de gafas de sol, y una serie de electrodos de 20 por 20 ajustados en una pequeña pieza plana de plástico que se coloca en la boca. El software de la computadora traduce las imágenes visuales de la cámara y las transmite a los electrodos, de modo que se perciben como un patrón de sensaciones de hormigueo en la lengua. En las pruebas, alrededor del 70% de los ciegos aprenden a usar el dispositivo para reconocer objetos después de un año de entrenamiento.
El dispositivo de sustitución sensorial más famoso es el dispositivo de sustitución sensorial visual táctil (TVSS), que fue desarrollado por Paul Bach-y-Rita, inicialmente con la ayuda de Carter Collins (Bach-y-Rita (1969). El dispositivo intenta sustituir la visión explotando el sentido del tacto.
15. ¿En qué consiste la hipótesis neurotrófica?
Ya desde 1951, Levi-Montalcini propuso la hipótesis neurotrófica al plantear que la supervivencia neuronal específica es dependiente y regulada por factores neurotróficos sintetizados en cantidades limitadas por las áreas blanco. A pesar de que esta hipótesis se basa en estudios del sistema nervioso durante el desarrollo, la función de las neurotrofinas en el sistema nervioso adulto y su potencial disfunción en el envejecimiento y en las enfermedades neurodegenerativas ha comenzado a ser de gran interés en el campo de las Neurociencias actuales.
La hipótesis neurotrófica supone la posibilidad de que la degeneración de poblaciones neuronales específicas en el envejecimiento y en los procesos patológicos, sea consecuencia de la pérdida del acceso a los factores neurotróficos. Más tarde, se planteó que el FCN exógeno puede ser usado para prevenir o disminuir la atrofia relacionada con la enfermedad de Alzheimer, ya que el contenido de FCN endógeno por neuronas colinérgicas centrales puede ser afectado por una variedad de mecanismos y el más obvio parece ser la pérdida del FCN de las áreas blanco.
Según la hipótesis neurotrófica, las células nerviosas se sobreproducen inicialmente pero luego compiten por un suministro limitado de NGF derivado del objetivo; las que reciben la señal sobreviven y se someten a la maduración, mientras que las que no se marchitan y mueren.
El FCN fue el primer factor de crecimiento que se identificó. Su descubrimiento y caracterización fue un hito importante en nuestra comprensión del desarrollo neuronal, y Levi-Montalcini y Cohen compartieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1986 por su trabajo.
Desde entonces, el desarrollo de las técnicas de biología molecular ha llevado a la identificación de otras docenas de los llamados factores neurotróficos, cada uno de los cuales favorece la supervivencia de una población específica o de poblaciones de células en el sistema nervioso en desarrollo.
La hipótesis neurotrófica atribuye a los factores neurotróficos, entre ellos el factor de crecimiento nervioso, una acción principal en la supervivencia de las neuronas. La disponibilidad de estos factores resulta imprescindible para mantener la vida y expresión fenotípica neuronal.
16. ¿Qué es la ambliopía y cómo se relaciona con la plasticidad?
La ambliopía se define clínicamente como una disminución de la agudeza visual a pesar de la refracción óptima, en ausencia de una patología ocular persistente. Se debe a la interrupción del desarrollo visual normal en la infancia y se acompaña de uno o más factores ambliogénicos conocidos, como estrabismo, anisometropía y cataratas. Los factores ambliogénicos interfieren con el desarrollo normal de las vías visuales durante el período crítico de maduración. Se piensa que la ambliopía es causada por una falta de coincidencia entre las imágenes vistas por los dos ojos, lo que resulta en la supresión de la visión en un ojo. Debido a que la ambliopía es el resultado del mal desarrollo de la estructura y función de la corteza visual, es importante comprender el desarrollo cortical normal y la plasticidad para avanzar en su tratamiento.
La neuroplasticidad es una propiedad inherente al sistema nervioso capaz de modificar su comportamiento y reorganizarse debido a cambios ambientales o lesiones (Gomez-Fernandez L, 2000), y es mayor en los primeros años de vida que en la etapa adulta. El sistema visual se adapta segundo a segundo a características del entorno visual como la luminancia, el contraste, el color y la velocidad del movimiento, pero también experimenta cambios de por vida, por ejemplo, en respuesta a la degradación de la información que entra por un ojo. Cada individuo necesita adaptarse a su entorno de una manera muy compleja para ser codificada en un conjunto de genes. Este proceso es especialmente importante durante la ontogenia; una vez que un individuo ha alcanzado la pubertad, generalmente está completo
El enfoque de los estudios de las bases neurobiológicas de la plasticidad de la corteza visual, así como de su aplicación a condiciones clínicamente relevantes como la ambliopía, es la plasticidad de la dominancia ocular (DO), un cambio en la fuerza relativa de las respuestas neuronales a la estimulación del ojo izquierdo y derecho.
La plasticidad de la DO en una escala de tiempo corta (de horas) implica cambios sinápticos, principalmente funcionales, que pueden ser reversibles, mientras que la plasticidad a largo plazo implica modificaciones estructurales que tienden a ser más persistentes
La ambliopía se produce debido a un desarrollo inadecuado de los ojos, lo que da lugar a una reducción de la visión, a ojos desalineados y a una mala percepción de la profundidad. Se puede tratar con un parche en el otro ojo, lo que obliga al niño a utilizar el ojo vago y, por lo tanto, impulsa el desarrollo de esa parte de la vía visual. El mejor resultado se logra si el tratamiento se inicia antes de los 8 años de edad. Investigaciones posteriores han demostrado que los demás sistemas sensoriales dependen igualmente de la experiencia para su desarrollo. También ha revelado que el momento del período crítico para la plasticidad en la corteza visual está controlado por la maduración de los inteneurones inhibidores.
Las interneuronas suelen tener fibras cortas que se restringen a regiones individuales del cerebro; sintetizan y liberan el neurotransmisor ácido gamma-aminobutírico (GABA), que inhibe la actividad neuronal. Desempeñan un papel importante en la integración de la información y la regulación de la actividad de las redes neuronales. El cerebro contiene varios tipos de intemeuronas, pero muchas de ellas todavía no han sido caracterizadas adecuadamente, y probablemente todavía no apreciamos plenamente sus diversas formas y funciones. Pero un tipo en particular, las grandes células cesta, son evidentemente responsables de la plasticidad en el sistema visual en desarrollo.
Las grandes células cesta están presentes en la corteza visual primaria, pero maduran lentamente. Cuando los ratones recién nacidos abren los ojos por primera vez, una proteína llamada Otx2 es transportada a lo largo del nervio óptico desde la retina hasta la corteza visual, donde se acumula dentro de las grandes células cesta. En esta etapa, las células de la gran cesta todavía están inmaduras, formando numerosas conexiones inhibidoras débiles con sus neuronas vecinas. Cuando la concentración de Otx2 alcanza un cierto nivel, las moléculas entran en el núcleo, donde activan un programa genético que promueve la maduración de la gran cesta A medida que este programa se desarrolla, las células de la gran cesta comienzan a refinar sus conexiones. Ciertas sinapsis se estabilizan y refuerzan mientras que otras se eliminan mediante la poda. Mientras tanto, la red de maduración de las células de la gran cesta es gradualmente envuelta por una red de proteínas de la matriz extracelular, que fortalece aún más las nuevas conexiones sinápticas. Así, la experiencia sensorial refina la estructura microscópica de la corteza visual impulsando la maduración de las grandes células de la cesta, lo que frena la plasticidad al consolidar el circuito emergente en el momento en que su representación del mundo es más precisa.
Las interneuronas suelen tener fibras cortas que se restringen a regiones individuales del cerebro; sintetizan y liberan el neurotransmisor ácido gamma-aminobutírico (GABA), que inhibe la actividad neuronal. Desempeñan un papel importante en la integración de la información y la regulación de la actividad de las redes neuronales. El cerebro contiene varios tipos de intemeuronas, pero muchas de ellas todavía no han sido caracterizadas adecuadamente, y probablemente todavía no apreciamos plenamente sus diversas formas y funciones. Pero un tipo en particular, las grandes células cesta, son evidentemente responsables de la plasticidad en el sistema visual en desarrollo.
Las grandes células cesta están presentes en la corteza visual primaria, pero maduran lentamente. Cuando los ratones recién nacidos abren los ojos por primera vez, una proteína llamada Otx2 es transportada a lo largo del nervio óptico desde la retina hasta la corteza visual, donde se acumula dentro de las grandes células cesta. En esta etapa, las células de la gran cesta todavía están inmaduras, formando numerosas conexiones inhibidoras débiles con sus neuronas vecinas. Cuando la concentración de Otx2 alcanza un cierto nivel, las moléculas entran en el núcleo, donde activan un programa genético que promueve la maduración de la gran cesta A medida que este programa se desarrolla, las células de la gran cesta comienzan a refinar sus conexiones. Ciertas sinapsis se estabilizan y refuerzan mientras que otras se eliminan mediante la poda. Mientras tanto, la red de maduración de las células de la gran cesta es gradualmente envuelta por una red de proteínas de la matriz extracelular, que fortalece aún más las nuevas conexiones sinápticas. Así, la experiencia sensorial refina la estructura microscópica de la corteza visual impulsando la maduración de las grandes células de la cesta, lo que frena la plasticidad al consolidar el circuito emergente en el momento en que su representación del mundo es más precisa.
La experiencia sensorial refina la estructura microscópica de la corteza visual impulsando la maduración de las grandes células de la cesta, lo que frena la plasticidad consolidando el circuito emergente en el momento en que su representación del mundo es más precisa.
De acuerdo con esta idea, la eliminación de uno de los genes necesarios para la síntesis del GABA, o la administración de un fármaco que bloquee o reduzca la inhibición mediada por el GABA, impide la plasticidad dependiente de la experiencia de las columnas de dominancia ocular en los ratones. Del mismo modo, una infusión del factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF), un factor de crecimiento necesario para la supervivencia y la maduración de las grandes células de la cesta, acelera el cierre del período crítico. Por el contrario, cuando se inyecta en el cerebro del ratón una enzima que rompe la red extracelular, se reabre el período crítico; y el trasplante de la inmadurez de los intemeurones en el cerebro de los ratones recién nacidos induce un segundo período de plasticidad que se corresponde con la maduración de las células trasplantadas. Por lo tanto, los "períodos críticos" no son tan críticos como alguna vez pensamos que eran. El sorprendente descubrimiento de que el momento, el control y el cierre de los períodos críticos depende de la maduración de los circuitos inhibidores de largo alcance sugirió inmediatamente formas en las que podrían "reabrirse" más adelante en la vida. De hecho, se están llevando a cabo ensayos clínicos para probar si los medicamentos que bloquean la inhibición mediada por el GABA podrían beneficiar a los adultos con ambliopía restaurando la plasticidad en la corteza visual.
17. ¿Qué funciones satisfacen las células cesta en la corteza visual primaria?
Las células cesta son las inteneuronas que controlan el cierre del período crítico en la corteza visual, existen en hasta 20 tipos diferentes, siendo los más conocidos los de "pico rápido" y "pico lento", caracterizados según los plazos de sus respuestas. Pero resulta que estas células pueden cambiar de un lado a otro entre la actividad de crecimiento rápido y lento, en respuesta a la actividad neuronal. Parecen estar constantemente sintonizadas con la actividad de la red neuronal, y cambiar sus propiedades de disparo en respuesta mediante una proteína que entra en el núcleo y regula la expresión de los canales de potasio, que determinan el disparo de la célula. Esto sugiere que los 20 tipos aparentemente diferentes de células de la cesta son en realidad uno y el mismo, y que se transforman a lo largo de un continuo de manera dependiente de la actividad. Las células de la cesta forman redes que modulan la actividad de la red neuronal, y por lo tanto este mecanismo de cambio de identidad podría impactar significativamente en la dinámica de la población neuronal al alterar la proporción de células de crecimiento rápido a lento dentro de una red de neuronas dada.
Las células cesta en la corteza visual primaria cumplen funciones importantes en la inhibición y regulación de la actividad neuronal. Se encargan de controlar y modular la actividad de las neuronas piramidales, que son las principales células excitatorias en la corteza visual. Esto es fundamental para garantizar el procesamiento adecuado de la información visual.
18. Cite al menos tres ejemplos claros de neuroplasticidad en niños
Desde que nace hasta los cuatro años de edad es el periodo más propicio para estimular el desarrollo visual de los niños. En esta etapa es necesario jugar con formas, colores, movimientos, distancias y las imágenes de los objetos.
Desde que nacen hasta que cumplen los 7 años los niños pueden aprender de mejor forma cualquier idioma. Cuanto más escuchen, canten canciones, lean con ellos cuentos, más comprensión y utilización tendrán de la lengua.
Aprender a tocar algún instrumento
Aprender a caminar
19. Cite al menos tres ejemplos claros de neuroplasticidad en adultos
Conocer nuevas personas.
Ir a nuevos sitios
Aprender algún idioma
Establecer nuevos hábitos