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Plasticidad neural, redes neurales y aprendizaje
José G. Ortiz Ph.D. Departamento de Farmacología y Toxicología,
Universidad de Puerto Rico Escuela de Medicina,PO Box 365067,
San Juan, Puerto Rico [email protected]
Bosquejo
• El cerebro humano es la estructura más compleja que conocemos
• La plasticidad neural es la adaptación de la funcionalidad de las sinapsis
• La capacidad para hacer ajustes casi instantaneos depende de la actividad de redes neurales
• el aprendizaje dentro del contexto de la plasticidad de las redes neurales
• Neuro -mitos
Reto
El cerebro humano es la estructura más compleja que conocemos
Su organización básica se conserva entre especies modificaciones mayores tienen consecuencias patológicas
El cerebro tarda decadas en madurar
Etapas de circuitos
Desarrollo y formación
Desarrollo - migración
Migración radial y tangencial
Cerebelo un ejemplo…
Cerebelo
Cerebello
Error de migración = error de cableado
La organización es cr ítica
Etapas de circuitos
Poda
• se eliminan sinapsis que no tienen funcionalidad, fortaleciendo las demas
• Hay etapas críticas paraestablecer la poda y optimización
Circuitos visuales de poda
Plasticidad
• La plasticidad neural es la adaptación de la funcionalidad de las sinapsis– modificación de receptores – su señalización – la alteración de genes
• La capacidad para hacer ajustes casi instantaneos depende de la actividad de redes neurales– conjunto de neuronas que se activan de forma
sincronizada para generar respuestas muy rápidas– Esperados– inesperados
Establecimiento de circuitos
LTP
LTPpotenciación a largo plazo
Mecanismos epigenéticos y neuroplasticidad mediada por cromatina
D. M. Fass et al. / Neuroscience xxx (2013) xxx–xxx
VPA
Etapas de circuitos
Establecimiento de circuitos
Redes
• Conjunto de conecciones sinapticasinvolucradas en un proceso cerebral
Tipos de redes
Circuitos en psiquiatria
Sincronia
SIncrinizacion
Imagenes
• Proveen una visión más dinámica del cerebro
• La resolución espacio-temporal necesitaser mejorada
• Distintos formatos• Fluctuaciones dentro de la población• Desfazes entre circuitos y conecciones
anatómicas
BOLDmedida de oxígeno ≈ actividad neuronal
Redes primates
Atlases de imagenes
imagenes de circuitos
C. Elegans304 neuronasSabemos ? Sí
Entendemos ? NO
Reconocer no es entender…
• entendimiento de la plasticidad neural a la conducta humana
• ¿Cómo enlazamos estas observacionescon el aprendizaje ?– Con MUCHO cuidado– Correlación NO es causación
De cerebro a cerebro
Mitos
• El cerebreo es estatico…fijo antes de empezar la escuela– La neuroplasticidad le proveen la capacidad
al cerebro de adaptarse y modificar sufuncionamiento toda la vida
• Algunas personas son derechas, otras son zurdas..– Extrapolación sin fundamentos de casos de
callostomía (caso de HM) y otras patologías
Mitos
• Solo usamos 10 % de nuestro cerebro– Todavía estamos buscando areas que sean
inactivas en el cerebro.
• EL cerebro de las hembras y de losmachos es radicalmente diferente– Hay diferencias pero NO son radicales
• Las edades de 0-3 son las mas críticasdel cerebro
Resumen• La organización fundamental del cerebro es
crítica para su posterior desarrollo• Una vez se terminan las migraciones celulares,
el cerebro fortalece las conexiones que son funcionales
• Las conexiones (sinapsis) se pueden fortalecer o debilitar
• Las redes neurales son fundamentales para el funcionamiento del aprendizaje
• Las neuroimagenes proveen mucha informaciónque en este momento hay que interpretar con SUMO cuidado