Esquema y Hormonas PSICOBIOLOGIA UNED

Fundamentos de Psicobiología 2015/2016

Llanos Merín

TEMA 8: DESARROLLO DEL SISTEMA NERVIOSO NEURULACIÓN DEL EMBRIÓN: proceso mediante el cual el SN se origina del ectodermo (capa más externa del disco embrionario, del que además se origina la epidermis). Consiste en que una parte del ectodermo queda determinada como tejido neural y se forman las primeras estructuras neurales embrionarias.

Este proceso de neurulación consta de dos pasos: INDUCCIÓN NEURAL: una parte del ectodermo queda determinada como tejido del que se originará el N, es decir, como neuroectodermo.

Comienza cuando en el mesodermo se forma la notocorda  prolongación precursora de la columna vertebral que define el eje céfalo-caudal del embrión y establece con el ectodermo una intensa interacción fundamental para el proceso de inducción neural. La parte del mesodermo que contiene la notocorda envía señales inductoras al ectodermo desencadenando su diferenciación en neuroectodermo.  seguidamente, el mesodermo promueve la proliferación de las células del neuroectodermo formándose una placa neural, más gruesa en la superficie dorsal media del disco embrionario y precursora del SN.  En esta fase también se produce la regionalización de la placa neural.

Modelos que explican el funcionamiento de las señales inductoras.  Spemann: el mesodermo provoca la inducción neural de una parte del ectodermo mediante señales inductoras, y el resto del ectodermo, al no recibir estas señales, se desarrolla como tejido epidérmico y no como SN.  Últimos 20 años: la primera acción del mesodermo está dirigida por unas moléculas (proteínas morfogenéticas óseas) que promueven la diferenciación del ectodermo en tejido epidérmico, al mismo tiempo que inhibe activamente su determinación neural.

FORMACIÓN DEL TUBO Y LA CRESTA NEURALES: la placa neural se transforma en estas dos estructuras. Este proceso comienza cuando la placa neural se pliega sobre sí misma y aparece en la línea media un surco neural flanqueado por 2 pliegues Estos pliegues neurales se fusionan en la zona medial de la placa y van cerrando el surco formando un tubo neural hueco. Las aperturas transitorias (neuroporos rostral y caudal) desaparecen al final de la cuarta semana porque el tubo neural ha terminado de fusionarse completamente. Si el cierre de los poros no se cierra correctamente aparecen malformaciones congénitas:  Fallo en el cierre del neuroporo caudal: malformaciones en la médula espinal, denominadas malformaciones de espina bífica.  Fallo en el cierre del neuroporo rostral: malformaciones en el encéfalo (anencefalia) y en el cráneo, que ha quedado escindido. Al cerrarse el tubo neural, la parte externa de cada pliegue neural se separa del tubo y del ectodermo adyacente. Estas dos zonas escindidas de los pliegues neurales se fusionan y forman la cresta neural, que se sitúa entre el tubo neural y el ectodermo, ocupando una posición primero dorsal y después lateral al tubo neural.

Fundamentos de Psicobiología 2015/2016

Llanos Merín

TEMA 8: DESARROLLO DEL SISTEMA NERVIOSO DESARROLLO DEL TUBO NEURAL Formación de las vesículas encefálicas: a partir del cierre del neuroporo rostral.

Cuarta semana

El tubo neural se ha empezado a curvar por las flexiones mesencefálicas y cervical y se aprecian tres regiones: prosencéfalo, mesencéfalo y rombencéfalo.  La lámina terminal es el límite anterior del tubo neural en este periodo.  Prosencéfalo: se distinguen dos abultamientos laterales que son las vesículas ópticas.  Rombencéfalo: zona caudal del tubo neural.

Quinta semana

 El prosencéfalo se divide en dos vesículas: 1. Telencéfalo: se esbozan los hemisferios cerebrales al formarse dos vesículas laterales que sobrepasan la lámina terminal. 2. Diencéfalo: se sitúa entre el telencéfalo y el mesencéfalo y contiene las vesículas ópticas.  Durante esta semana el mesencéfalo permanece como una única vesícula.  En el rombencéfalo se producen varias transformaciones: 1. Se establece el límite con el mesencéfalo al formarse el istmo. 2. Se divide en dos vesículas: el metencéfalo (se forma la flexión pontina que plegará el metencéfalo hacia atrás contra el mielencéfalo) y el mielencéfalo.

Próximas semanas

A partir de la quinta semana del desarrollo, las células de la pared de las 5 vesículas ya formadas y de la zona caudal del tubo neural, llevarán a cabo un acelerado proceso de división y la pared se irá engrosando. Se produce un crecimiento diferencial en las diferentes zonas, lo que provocará la aparición secuencial de las diversas estructuras que forman las distintitas divisiones del SNC maduro. Por lo tanto, se produce la diferenciación de: hemisferios cerebrales (telencéfalo), tálamo, hipotálamo, subtálamo y epitálamo (diencéfalo), el mesencéfalo, puente y cerebelo (metencéfalo) y bulbo (mielencéfalo).

Fundamentos de Psicobiología 2015/2016

Llanos Merín

TEMA 8: DESARROLLO DEL SISTEMA NERVIOSO DESARROLLO DEL TUBO NEURAL

Segmentación del tubo neural: factores que establecen los límites.

En las primeras semanas de desarrollo el tubo neural presenta un patrón característico de segmentación:  las vesículas anteriores están divididas en segmentos llamados neurómeros, que posteriormente desaparecen.  En el rombencéfalo se delimitan una serie de segmentos abultados llamados rombómeros: unidades repetidas, pero con identidad propia, marcados por el patrón regular de entradas y salidas de los nervios craneales.  en la zona caudal del tubo neural comienzan a formarse los ganglios espinales.

Genes homeobox o genes Hox: la expresión de estos genes dirige la segmentación del eje antero-posterior, y progresivamente van marcando la identidad de las distintas regiones del encéfalo embrionario.  La expresión de los genes Hox en los rombómeros está relacionada con la diferenciación de las neuronas reticulares y las neuronas de los núcleos señoriales y motores de los nervios craneales. Esta expresión no solo ha de seguir un patrón espacial adecuado, sino también un adecuado ritmo temporal; si se producen alteraciones espacio-temporales aparecen malformaciones en el desarrollo del SN.

Patrón dorso-ventral en el tubo neural: regionalización funcional.

Este patrón dorso-ventral determina que las células que van a desempeñar funciones motoras ocupen una posición ventral en el tubo neural y que las que ocuparán funciones sensoriales se ubiquen en posición dorsal. El patrón dorso-ventral también se establece por mecanismos de inducción:  Las señales inductoras dorsalizantes provienen del ectodermo dorsal a la cresta neural e inducen la diferenciación de la placa alar de las células que intervendrán en la coordinación sensorial.  Las señales inductoras ventralizantes provienen de la notocorda e inducen la diferenciación de la placa basal de las células que intervendrán en la coordinación motora.  El surco limitante separa las placas alar y basal.

Fundamentos de Psicobiología 2015/2016

Llanos Merín

TEMA 8: DESARROLLO DEL SISTEMA NERVIOSO DESARROLLO DE LA CRESTA NEURAL La cresta neural se extiende desde la vesícula diencefálica hasta el extremo caudal del tubo neural y a partir de ella se origina el SNP.

Comienzo de su desarrollo

En este momento, la cresta neural se sitúa dorsal al tubo neural y después se parte en dos mitades que se colocan a cada lado del tubo en interacción con el mesodermo subyacente. El mesodermo que bordea el tubo neural está segmentado en somitas  unidades precursoras de la musculatura axial y del esqueleto.

A partir de la 4ª/5ª semana

Las células de la cresta neural, agrupadas junto a los somitas de ambos lados de la región caudal de tubo neural, formarán los ganglios espinales que se localizarán a intervalos regulares (marcados por los somitas) a lo largo de la región caudal del tubo neural. Esta organización segmentada (1º somitas-2º ganglios espinales) establece la organización segmentada madura de la médula espinal.

Hacia la sexta semana

Se produce la unión entre los ganglios periféricos derivados de la cresta neural y la médula espinal, comenzando a adquirir su organización madura característica. Las células de los ganglios espinales, situadas en el margen dorso-lateral de la medula espinal, empiezan a extender dos prolongaciones:

Prolongaciones centrífugas: aquellas que se dirigen a la periferia. Las prolongaciones centrífugas se unen a los axones en crecimiento de las células del asta ventral de la médula espinal que se dirigen hacia las somitas y juntos forman los nervios espinales.

Prolongaciones centrípetas: aquellas que se dirigen a la zona central, hacia el asta dorsal de la médula espinal. Las raíces dorsales forman las raíces dorsales de los nervios espinales.

Fundamentos de Psicobiología 2015/2016

Llanos Merín

TEMA 8: DESARROLLO DEL SISTEMA NERVIOSO FASES DEL DESARROLLO: PROLIFERACIÓN CELULAR La proliferación celular es la fase en la que nacen las células (neuronas y células gliales) que componen el SN.

Proceso de proliferación Neuroepitelio  delgada capa de tejido que forma la pared del tubo neural en la cuarta semana del desarrollo. Está formada por células germinales embrionarias llamadas células madre del SN.

Pasos durante la proliferación celular (comienza a partir del cierre del neuroporo rostral).

Zonas proliferativas

1. Durante la mitosis las células madre se sitúan en la zona ventricular mientras que en el periodo intermitótico ocupan la zona marginal. Esta distribución aporta al Neuroepitelio la apariencia de estar formado por capas (pseudoestratificado) 2. De las divisiones rápidas de las células madre nacen las células progenitoras que también se dividen raídamente en la zona ventricular del neuroepitelio. La zona marginal está formada por células en periodo de interfase. 3. Las divisiones mitóticas de las células progenitoras originan en principio otras células progenitoras y, tras varias divisiones, éstas realizan una última división que produce neuronas inmaduras (no se dividen más) o glioblastos (pueden dividirse durante toda la vida).  Zona ventricular.  Zona subventricular: segunda zona proliferativa en el neuroepitelio del telencéfalo. En ella nacen neuronas inmaduras de pequeño y mediano tamaño y la gran mayoría de células gliales. También nacen neuronas en la edad adulta.  Capa granular externa: segunda zona proliferativa del cerebelo. En ella proliferan las neuronas inmaduras que se diferenciarán en células granulares y el resto de interneuronas del cerebelo (la primera zona proliferativa del cerebelo es la zona ventricular del neuroepitelio del techo del IV ventrículo).

Neurogénesis

Neurogénesis: nacimiento de las neuronas. Ocurre con la última división de las células progenitoras. La neurogénesis no ocurre simultáneamente en las distintas zonas del tubo neural, de forma que cada una tiene su propio periodo de neurogénesis. La mayor parte de la neurogénesis se produce en el periodo prenatal, pero hay excepciones:  Neurogénesis postnatal: en nuestra especie, un ejemplo son las células granulares del cerebelo, cuya proliferación dura hasta el séptimo mes de vida postnatal. En cualquier región del tubo neural nacen antes las neuronas de proyección que las interneuronas.

Fundamentos de Psicobiología 2015/2016

Llanos Merín

TEMA 8: DESARROLLO DEL SISTEMA NERVIOSO FASES DEL DESARROLLO: MIGRACIÓN CELULAR Las neuronas inmaduras se desplazan desde la zona en la que han nacido hasta su zona de destino. Al iniciar esta fase las neuronas se sitúan entre la zona ventricular y la zona marginal del neuroepitelio y forman la zona intermedia o capa del manto. En el TUBO NEURAL Las neuronas inmaduras migran guiadas  En la corteza cerebral las neuronas por las células de la glía radial, que migratorias se establecen en las capas nacen en la zona ventricular al mismo siguiendo un patrón de dentro hacia tiempo que las neuronas inmaduras. La afuera en relación con la fecha de su función de estas células es fundamental nacimiento, con una excepción: en la ya que sirven de soporte mecánico a las capa I, aunque es la más superficial, se neuronas inmaduras para su instalan las primeras neuronas que desplazamiento a través del nacen en el neuroepitelio telencefálico. neuroepitelio. Las neuronas en migración Todas las neuronas de la placa cortical se desplazan por las prolongaciones ascienden por las capas formadas antes, gliales con un movimiento ameboide. hasta alcanzar la capa I, y luego  Las moléculas de adhesión celular descienden hasta ocupar su capa. neurona-glía (MAC-Ng) realizan el  en la corteza del cerebelo hay dos reconocimiento de las prolongaciones de patrones de migración: las células que la glía radial para iniciar la migración y proliferan en la zona ventricular siguen controlan la adhesividad de las neuronas la secuencia habitual de migración a migratorias a las mismas. través de la zona intermedia hasta Una vez terminada la migración, las situarse en su capa (células de Golgi, de células de la glía radial adquieren otras Purkinje y de los núcleos profundos); las funciones o degeneran. Para de la glía células granulares, que proliferan en la radial se transforma en astrocitos. capa granular, siguen una secuencia inversa y migran guiadas por la glía radial desde la capa granular externa hasta alcanzar su capa.

En la CRESTA NEURAL ¿Dónde finalizan su migración y establecen su destino las neuronas?  Teoría preformacionista: considera que el destino de las células está preestablecido antes de iniciar su migración.  Teoría epigenética: la posición que toma una neurona al terminar su migración puede estar determinada por la interacción que establece con el entorno al que llega, es decir, con las células previamente establecidas. Hay acuerdo en que la migración termina cuando se altera la adhesividad de las células por cambios en la actividad de las MAC, y por la participación de las moléculas de la matriz extracelular.

Las células llegan a su zona de destino ayudadas por moléculas de la matriz extracelular. El inicio de la migración de las células de la cresta lo delimita la maduración de la matriz extracelular que la bordea. Hay 2 vías de migración de las células de la cresta neural:  Vía dorsolateral: las de la región craneal del embrión migran a través de la vía lateral bajo la superficie del ectodermo y la matriz extracelular que las guía determina que se diferencien en células no neurales.  Vía ventromedial: las de la región del tronco lo hacen por una vía central que discurre entre el tubo neural y los somitas, y la matriz extracelular que las guía determina que se diferencien en las distintas células del SNP y las células de la médula suprarrenal.

Fundamentos de Psicobiología 2015/2016

Llanos Merín

TEMA 8: DESARROLLO DEL SISTEMA NERVIOSO FASES DEL DESARROLLO: DIFERENCIACIÓN NEURONAL Y FORMACION DE LAS VÍAS DE CONEXIÓN Al terminar la migración, la neurona comienza a madurar, lo cual incluye su diferenciación y la formación de las vías de conexión. Diferenciación neuronal En esta fase la neurona adquiere las características morfológicas y fisiológicas de la neurona madura. La diferenciación morfológica básica de una neurona está programada antes de que alcance su destino, pero el pleno desarrollo de su arborización depende del entorno de las neuronas y de las interacciones que se establecen entre ellas. A partir de la semana 15 y después del nacimiento hay un segundo periodo de maduración que está relacionado con la formación de vías de conexión y el periodo de establecimiento de conexiones. La maduración de la neurona implica, además de unas características morfológicas, la adquisición de propiedades fisiológicas específicas.

El cono de crecimiento y los factores que guían los axones hasta su destino.

Conos de crecimiento Existen en todos los extremos de las prolongaciones neuríticas (axones y dendritas) que están desarrollándose y son los que propulsan su crecimiento.  Los conos de crecimiento extienden y retraen los filopodia (extensión del terminal a modo de dedo) que se agarran al substrato en el que crecen y tiran del cono decrecimiento promoviendo a su vez el crecimiento de las neuritas (axones y dendritas). Estos movimientos del cono están controlados por el citoesqueleto celular.  Otro de los objetivos del cono es captar del entorno neuronal nuevo material de carácter nutritivo para promover el crecimiento global de la neurona. Estas sustancias se llaman sustancias neurotróficas. La primera sustancia neurotrófica descubierta en el SNP fuel el factor de crecimiento nervioso (FCN).

Factores que guían a los axones hasta su destino  Proceso de afinidad química (propuesta): 1. Ramón y Cajal: desde las zonas de destino (dianas) los axones emanan sustancias que los dirigen hacia ellas. Estas sustancias se denominan sustancias neurotrópicas. 2. Hipótesis de la quimioafinidad: cada célula tiene su propia señal de identificación química y sus axones en crecimiento se dirigen a estas señales liberadas por las neuronas con las que contacta.  Soportes mecánicos: los axones se dirigen a sus blancos guiados de diversos modos por soportes mecánicos del entorno en el que crecen. Este entorno lo proporciona la matriz extracelular y en ella se pueden establecer rutas que guían a los axones a sus destinos e impiden la extensión de otros axones próximos. Cuando el axón llega a su destino un nuevo entorno extracelular puede señalar la detención de su crecimiento; este mecanismo es útil para los primeros axones que crecen en una estructura (axones pioneros). Los que crecen posteriormente pueden seguir las rutas marcadas por los pioneros o agruparse en torno a éstos y a otros para dirigir su crecimiento. Este mecanismo se denomina fasciculación.

Fundamentos de Psicobiología 2015/2016

Llanos Merín

TEMA 8: DESARROLLO DEL SISTEMA NERVIOSO FASES DEL DESARROLLO: SUPERVIVENCIA Y MUERTE NEURONAL En todo el SNC se produce una neurogénesis excesiva por lo que un gran número de neuronas afrontan luego una batalla en la que mueren. Esta muerte celular natural es la apoptosis o muerte celular programada ocurre en el último periodo prenatal y en el periodo postnatal. Los factores implicados en la supervivencia neuronal son:

Dianas de los axones Algunos experimentos demostraron que las motoneuronas que no podían realizar sinapsis porque se eliminaban sus células diana antes de que sinaptaran sobre ellas morían. También demostraron que, si el área diana de los axones aumentaba, se reducía la muerte.  Teoría neurotrófica: las neuronas nacen en cantidades muy superiores a las necesarias y deben competir entre ellas para obtener el factor trófico (el FCN) que es producido en cantidades limitadas por las células diana con las que establecen contactos. Este factor trófico de las dianas actúa retrógradamente en las neuronas promoviendo su mantenimiento y supervivencia de modo que sobreviven las que tienen más acceso a él.

Axones aferentes y sinapsis Cuando los axones en crecimiento establecen sinapsis con sus dianas, detienen su crecimiento y el cono establece contacto con una neurona y se diferencia en un terminal presináptico. En estos puntos de contacto entre los terminales y las neuronas de destino, se forman unas estructuras especializadas en la transmisión de señales neurales, denominadas sinapsis. El periodo en el que se forman las sinapsis se denomina sinaptogénesis. Tanto en el SNC como en el SNP la sinaptogénesis se lleva a cabo en dos fases: 1. Fase de sobreproducción: se forman numerosas sinapsis provisionales. 2. Fase de eliminación: se eliminan muchas sinapsis que se realizaron inicialmente y se reorganizan las restantes. Las conexiones sinápticas que se establecen sobre una diana regulan la cantidad de neurotrofina (FCN) que ésta produce y, por tanto, la cantidad que estará disponible para ser captada por los terminales que llegan a ella. Así, cuantas más sinapsis se establecen en una diana mayor es la posibilidad de supervivencia de las neuronas que establecen sinapsis con ella.

Factores endocrinos Las hormonas gonadales o sexuales son fundamentales durante el desarrollo perinatal porque establecen las diferencias morfológicas y fisiológicas del SN que subyacen a las diferencias conductuales características de cada género.  Hipótesis de la organización: plantea que el desarrollo perinatal los andrógenos diferencian los tejidos neurales responsables de la conducta reproductora. De ahí la importancia de estas hormonas como factores epigenéticos del desarrollo. El entorno hormonal al que está expuesto el SN durante el periodo perinatal favorece o perjudica la supervivencia neuronal.

Fundamentos de Psicobiología 2015/2016

Llanos Merín

TEMA 8: DESARROLLO DEL SISTEMA NERVIOSO FASES DEL DESARROLLO: SE REMODELAN LAS VÍAS DE CONEXIÓN

¿Hasta cuándo la remodelación?

Remodelación sináptica

Después de que se han ajustado las poblaciones neuronales, el SN experimenta durante el periodo postnatal un remodelado que incluye:  Una gran eliminación de sinapsis establecidas previamente. Una causa de eliminación de sinapsis es la muerte neuronal. Pero hay otros factores que provocan posteriormente una gran pérdida de contactos sinápticos, como la eliminación de colaterales de axones en determinadas zonas como el cuerpo calloso.  Una reorganización de los contactos que establecen los contactos que permanecen.

 Hipótesis de la competencia (Hubel y Wiesel): establece que los aferentes que llegan a una diana compiten entre sí y sólo establecen contactos fuertes los que tienen mayor actividad. La fuerza de la sinapsis depende de su coactivación, de manera que las sinapsis coactivas se hacen estables, mientras que las que están inactivas (especialmente cuando otras están activas), se debilitan y son eliminadas. Estos experimentos dieron soporte al concepto de plasticidad neuronal, o capacidad del SN de cambio y adaptación.  Período crítico o período de máxima susceptibilidad: períodos en el que el SN es vulnerable a influencias más allá de la programación intrínseca (genética) del desarrollo.

Cuando los axones han terminado su periodo de crecimiento, han emitido sus colaterales y han consolidado sus conexiones comienza el proceso de mielinización (se da desde el periodo prenatal hasta bien entrada la edad adulta).  Diversas investigaciones apuntan que la mielinización se desencadena con el comienzo de la actividad neural y que es un proceso dependiente de la experiencia.  La experiencia influye en la mielinización, y la mielinización influye en la capacidad funcional del SN, en el aprendizaje y en la adquisición de destrezas. La mielina aumenta la velocidad de conducción de las señales neurales por el axón.  La mielinización también aporta cierta rigidez a los circuitos neurales. Sigue produciéndose sinaptogénesis en la edad adulta, aunque a niveles bajos; ocurre reorganización sináptica. Esta capacidad de que en los contactos sinápticos se produzcan cambios que reflejan las experiencias vividas y que permiten la adaptación al entorno cambiante se denomina plasticidad neural y, aunque es mayor en la infancia, se mantiene durante toda la vida.

Psicobiología 2015/2016

Llanos Merín

FILOGENIA DEL SISTEMA NERVIOSO

Estudio de organismos simples  BACTERIAS.

Mantienen una relación activa y adaptativa con su ambiente, que se puede llevar a cabo sin necesidad de SN.

Pone de manifiesto que los elementos básicos que permiten a las neuronas recibir y procesar información para generar respuestas adaptativas están ya presentes en organismos filogenéticamente tan antiguos como las bacterias.

Ejemplo. La E. Coli se localiza en nuesto tracto intestinal y nos ayuda a digerir alimentos.  Dispone de receptores en su cubierta celular que le permite detectar la glucosa.  Cada uno de sus receptores provoca una respuesta en el interior celular que origina un cambio en la actividad de sus flagelos, lo que le permite acercarse a las zonas de mayor concentración de la sustancia que necesita (como la glucosa) o alejarse de las sustancias tóxicas.  Es capaz de sentir, recordar e investigar su medio ambiente.

METAZOOS

Organismos pluricelulares y heterótrofos que se originaron tras la aparición de las células eucariotas.

Constituidos por la agrupación de distintas poblaciones celulares con funciones especializadas entre las cuales se encuentran las que llevaron a la a aparición de las neuronas.

Esponjas: son poríferos y el grupo de metazoos filogenéticamente más antiguo que conocemos.  formadas por dos capas internas: una interna (endodermis) y otra externa (epidermis).  entre ambas capas existen células endoepiteliales, que permiten responder a estímulos táctiles y químicos y provocan contracciones que cierran los poros a través de los cuales el animal filtra el agua y extraen los nutrientes que necesitan.

CELENTÉREOS (hidras, medusas, corales y anémonas de mar).

Ya existe un tejido nervioso propiamente dicho, junto con fibras musculares, glándulas y células sensoriales.

El tejido nervioso se distribuye por todo el animal formando una RED NERVIOSA DIFUSA, compuesta por grandes células nerviosas bipolares y multipolares.

 Las prolongaciones de estas neuronas aún no tienen una diferenciación funcional que permita distinguir los axones de las dendritas.  los impulsos nerviosos se transmiten por la red en todas direcciones por igual, por lo que una estimulación en cualquier punto del cuerpo del animal puede desencadenar una acción en todo el sistema efector.  las neuronas están muy próximas a los órganos efectores.

Psicobiología 2015/2016

Llanos Merín

FILOGENIA DEL SISTEMA NERVIOSO Aparición del SISTEMA GANGLIONAR

Representa el siguiente paso en la organización del tejido nervioso.

La unidad de este nuevo nivel de organización es el GÁNGLEO  masa neuronal compacta que favorece un contacto más rápido entre las células nerviosas y un mayor grado de integración de la información.

Esta organización está ya presente en los anélidos:  lombrices de tierra y sanguijuelas.  tienen el cuerpo dividido en segmentos llamados metámeros.

En el sistema ganglionar se aprecia ya una parte central, formada por el conjunto de ganglios, que procesa la información del exterior y controla a su vez a la porción periférica, constituida por los receptores sensoriales y los nervios.

ENCEFALIZACIÓN: proceso general por el que se ha ido acumulando progresivamente mayor cantidad de neuronas en la parte anterior del cuerpo de distintas especies

Los ganglios tienden a aumentar en la zona rostral ya que son los primeros que toman contacto con el mundo exterior, y por lo tanto es en esta zona donde se han ido alojando los principales receptores especializados en la teledetección  recepción a distancia de los estímulos ambientales que permite al animal recibir la información sin necesidad de entrar en contacto directo con la fuente estimular. A estos ganglios se les denomina ganglios cerebrales o encefálicos.

En muchos invertebrados existen axones de gran calibre que permiten una conducción rápida del impulso nervioso. La causa de estos axones está en que, al carecer de mielina, la única manera de conseguir una transmisión rápida del impulso nervioso es aumentando el diámetro del axón, aunque este incremento tiene un coste energético considerable. Ventajas  estos axones gigantes pueden emplearse en situaciones críticas como reflejos de huida; son el eslabón final de circuitos reflejos conectados a través de sinápsis eléctricas, las cuales son muy rápidas y permiten sincronizar en muy poco tiempo a grupos de neuronas para dar respuestas conjuntas. Desventajas  el SN de los invertebrados parece tener dificultades para incrementar su dificultad debido a dos limitaciones: el tamaño corporal y la velocidad de transmisión del impulso nervioso que puede alcanzar sus neuronas.

Psicobiología 2015/2016

Llanos Merín

FILOGENIA DEL SISTEMA NERVIOSO VERTEBRADOS  Sistema de organización del SN

Médula espinal y tronco del encéfalo Mesencéfalo  La parte dorsal del mesencéfalo está formada por el colículo superior (techo óptico) y el inferior, relacionados con la información visual y auditiva respectivamente.  Techo óptico: en peces y anfibios se convierte en una importante región como centro de iniciación del comportamiento.  Decusación de las fibras motoras: consecuencia del cruce que realizan las fibras del nervio óptico. Como la información visual viaja al lado contralateral, la respuesta motora debe generarse también en ese mismo lado. Cerebelo  Arquicerebelo. Región relacionada con el sistema vestibular, por lo que desde un punto de vista funcional se le denomina vestibulocerebelo.  Palaocerebelo. Constituido por el lobulillo central, la úvula, la pirámide y el vermis. Relacionada con el control de los movimientos de los músculos axiales del tronco. Funcionalmente se denomina espinocerebelo.  Neocerebelo. Formado por los hemisferios cerebrales y el vermis medio. La parte intermedia es funcionalmente espinocerebelar.

Diencéfalo

Hipotálamo  Relacionado con el mantenimiento del homeostasis, las conductas agonísticas, la conducta sexual y la conducta reproductora.  Destaca su función de termorregulación que involucra, además de diversos núcleos hipotalámicos, regiones como el tálamo y los hemisferios cerebrales. Epitálamo  en él se halla el complejo pineal (cuerpo pineal, glándula pineal o epífisis).  Tercer ojo/ojo parietal: presente en peces, lampreas, anfibios, lagartos y lagartijas. Conectado con la epífisis. Tiene una función fotorreceptora rudimentaria.  La glándula pineal segrega la hormona melatonina: ciclos circadianos.

Tálamo

Estación interpuesta entre el mundo sensorial y los hemisferios. Zona que más cambios presenta entre especies.

Hemisferios cerebrales

Corteza cerebral  Neocorteza: adquisición filogenética más reciente en mamíferos.  Organización laminar: forma más sofisticada de organización del SN. Las neuronas y fibras aferentes y eferentes se distribuyen en capas separadas, lo que permite procesar la información que llega a las regiones corticales de forma organizada.  Organización columnar: columnas definidas en función de que sus neuronas reciban información de la misma zona y sean sensibles a estímulos similares.  Corteza sensorial: su tamaño relativo varía entre especies en función del nicho ecológico ocupado.  Corteza motora: su tamaño relativo no varía mucho.  Áreas corticales de asociación: su función es integrar la información sensorial, participando en el inicio y el control del comportamiento. se

Psicobiología 2015/2016

Llanos Merín

FILOGENIA DEL SISTEMA NERVISO FACTORES INVOLUCRADOS EN EL DESARROLLO DEL ENCÉFALO

El tamaño del encéfalo

Una parte importante del tamaño del encéfalo depende simplemente del tamaño corporal medio de la especie (más grande =encéfalo mayor). Para poder usar una escala común para comparar el tamaño encefálico de distintas especies y su grado de desarrollo y complejidad, se estableció como unidad de comparación el Cociente de Encefalización (CE).

Los valores de CE por encima de 1, indican que existe tejido neural dedicado a funciones que no están directamente relacionadas con el tamaño corporal.

Relación entre diferentes estrategias evolutivas y CE  Estrategia de la autonomía. Asociada a un gran número de descendientes que necesitan pocos cuidados postnatales. Implica selección R: favorece un rápido desarrollo y temprana madurez sexual, pero, debido a su escasa longevidad, sus episodios reproductivos son pocos, lo que implica menos tiempo de aprendizaje y por tanto usan programas conductuales determinados genéticamente que no necesitan grandes encéfalos para su puesta en marcha.  Estrategia del cuidado parental. Asociada a pocos hijos y muchos cuidados postnatales. Implica selección K: favorece desarrollos ontogénicos lentos, cuerpos grandes y más episodios reproductivos. Esto implica más oportunidades de aprendizaje y, por lo tanto, la posibilidad de desarrollo del sustrato neural que lo potencie.

Factores fisiológicos

Factores ecológicos

Termorregulación  Las especies con CE grandes propiedad que permite presentan una mayor mantener la temperatura ocupación de nichos corporal en un valor constante. ecológicos. De esta forma se palia Vida arborícola  más notablemente el efecto complicada que la realizada adverso de los cambios de a pie de tierra; supone la temperatura y se puede tener adquisición de diferentes acceso a nuevos nichos adaptaciones. ecológicos. Longevidad  variable El encéfalo de un recién nacido involucrada directa o es mayor que el de un adulto. indirectamente con el incremento del encéfalo. Hábitos alimenticios  los primates que comen hojas (folívoros) tienen encéfalos más pequeños que los que comen fruta (frugívoros).

Inteligencia

Factores etológicos

Interacciones sociales  han contribuido mucho al desarrollo del encéfalo. Tamaño del grupo  grupo más grande, más desarrollo del encéfalo. Juego  pone a prueba los circuitos neuronales, por lo que influye en el desarrollo del encéfalo.

Variable de difícil definición y medición en otras especies. Es la capacidad que permite el grado de flexibilidad mental o conductual necesario para dar soluciones nuevas y adaptativas a cada problema.

Psicobiología 2015/16

Tema 12. Clasificación de las Hormonas.

Llanos Merín

HORMONAS: moléculas orgánicas producidas y liberadas fundamentalmente por las glándulas endocrinas, que liberan las hormonas en sangre y a través de la circulación sanguínea se difunden hacia otras zonas del cuerpo, donde actúan sobre determinados órganos y tejidos diana.

CARÁCTERÍSTICAS

 Se originan en las glándulas endocrinas.  Se liberan en la sangre.  Sus efectos se producen en las células blanco, que tienen receptores.  Se clasifican en: esteroides (hormonas de la corteza adrenal y las gónadas, derivan del colesterol), peptídicas (hormonas del hipotálamo y la hipófisis, hormonas gastrointestinales y hormonas del páncreas; formadas por cadenas de aminoácidos), monoamínicas (hormonas de la médula adrenal y tiroideas, se sintetizan a partir de una molécula de aminoácido).  Tienen dos mecanismos de acción: a través de receptores de membrana (hormonas peptídicas y de la médula adrenal, intervención de segundos mensajeros); a través de receptores intracelulares (hormonas esteroides y tiroideas; intervención de proteínas transportadoras, complejos hormonareceptor y efectos sobre el ADN).

GLÁNDULAS ENDOCRINAS Ubicación: cerebro  HIPOTÁLAMO (hormonas liberadoras: TRH, CRH Y GnRH) HIPÓFISIS  EPÍFISIS

Ubicación: bajo el cuello  TIROIDES

Ubicación: bajo los riñones  SUPRARRENALES

Ubicación: cavidad abdominal

HORMONAS

FUNCIONES

 Vasopresina, oxitocina (neurohipófisis)  Hormonas trópicas: tirotropina (TSH), corticotropina (ACTH), gonadotropinas (FSH y LH), somatotropina (GH) y prolactina (adenohipófisis).  Melatonina

Oxitocina: función reproductora, vínculos entre individuos; vasopresina: regulación de líquidos; H. Trópicas: actuar sobre otras hormonas para regular su función; melatonina: regulación de los ciclos circadianos.

 Tiroxina o tetrayodotironina (T4), triyodotironina (T3), calcitonina.

Mantener la tasa metabólica basal, producción de energía, desarrollo normal del SN; Calcitonina: metabolismo del Ca.

 Corteza: mineralocorticoides (aldosterona), glucocorticoides (cortisol). Médula: adrenalina, noradrenalina.

Aldosterona: regulación de la concentración de iones en sangre; cortisol y H. de la médula: reacción ante amenazas y en situaciones de estrés.

 Insulina, glucagón.

Insulina: transformar exceso de glucosa en glucógeno y grasa; glucagón: aumento de glucosa en sangre.

 Masculinas: andrógenos (testosterona). Femeninas: estrógenos (estradiol) y progesterona.

 Andrógenos: función reproductora masculina e inducción del fenotipo masculino. Progesterona: gestación y preparación al embarazo. Estrógenos: desarrollo del fenotipo femenino.

 PÁNCREAS

Ubicación: pelvis  GÓNADAS

.. _

.,

m!")t :=.:: m:::;--

c••=:::--"'•,

1,..

u,

,-..

1111

1•-itlJI _..,

(IJl_,,_

14)::;--"'lt'l --.......

.m,_::,:--o1,i

Sistema Neuroendocrino

EJES ENDOCRINOS MECANISMOS DE ACCIÓN HORMONAL COMUNICACIÓN NEURONAL - ENDOCRINA ÓRGANOS - GLÁNDULAS ENDOCRINAS PRINCIPALES EJES NEUROENDOCRINOS HIPOTÁLAMO – SISTEMA ENDOCRINO (2 DIAP) NEUROHIPOFISIS (OXITOCINA Y VASOPRESINA) RELACIÓN HORMONAS ADENOHIPÓFISIS - TÁLÁMICAS ADENOHIPÓFISIS / H. HIPOTALÁMICAS LIBERADORAS

H.LIBERADAS POR H.ADENOHIPOFISARIAS/H. TIROIDEAS H.LIBERADAS POR H.ADENOHIPOFISARIAS/H. CORTICOSUPRARRENALES H.LIBERADAS POR H.ADENOHIPOFISARIAS/H. GONADALES MASCULINAS H.LIBERADAS POR H.ADENOHIPOFISARIAS/H. GONADALES FEMENINAS OTRAS GLÁNDULAS Y HORMONAS/HORMONAS DE LA MÉDULA ADRENAL OTRAS GLÁNDULAS Y HORMONAS/HORMONAS PANCREÁTICAS REGULACIÓN DE LA SECRECIÓN HORMONAL EL SISTEMA NEUROENDOCRINO Y LA CONDUCTA

HIPOTÁLAMO CRH / GnRH / TRH /GHRH

Oxitocina / Vasopresina

Sistema porta hipotalámico-hipofisiario

HIPÓFISIS ADENOHIPÓFISIS

NEUROHIPÓFISIS

ACTH / LH/FSH / TSH /GH/Prolactina

Eje hipotalámicohipofisiario-adrenal

G. SUPRARRENALES Glucocorticoides (cortisol) Mineralocorticoides (aldosterona)

Eje hipotalámicohipofisiario-gonadal

G. GONADALES Andrógenos (testosterona) Estrógenos (Progésterona)

libera oxitocina y vasopresina

eje hipotalámico-hipofisiario-tiroideo

G. TIROIDES Tirotoxina (T3) Triyodotironina (T4)

HÍGADO (Somatomedinas)

MAMAS

CIRCULACIÓN GENERAL

SIGLAS (RH: Release Hormone - H. liberadora) GHRH: Hormona liberadora de hormona del crecimiento GH: Hormona del crecimiento TSH: Hormona estimulante del tiroides TRH: Hormona liberadora de tirotropina CRH: Hormona liberadora de corticotropina ACTH: Hormona adenocorticotrópica ó corticotropina GnRH: Hormona liberadora de gonadotropinas FSH: Hormona foliculoestimulante LH: Hormona luteinizante

MECANISMOS DE ACCIÓN HORMONAL

Figura 13.1.- Este esquema muestra el mecanismo de acción de las hormonas que utilizan el AMP cíclico como segundo mensajero. Cuando la hormona se une al receptor que se localiza en la membrana plasmática de la célula diana, activa la adenilciclasa, enzima que transforma el ATP en AMPc. El AMPc es el segundo mensajero que activa otras enzimas, lo que provoca cambios en la función celular. También la acción del segundo mensajero puede afectar a la síntesis de proteínas.

Figura 13.2.- Mecanismo de acción de las hormonas esteroides: 1.- La hormona difunde a través de la membrana plasmática y se une a su receptor específico; 2.- El complejo hormona-receptor es transportado al núcleo de la célula donde se une a elementos específicos de reconocimiento del ADN denominados elementos que responden a las hormonas (HRE). Esta unión facilita la transcripción de los genes adyacentes; 3.- El ARNm es traducido a proteínas. Las proteínas sintetizadas cambian la función celular.

COMUNICACIÓN NEURONAL - ENDOCRINA

Figura 13.3.- A.- Comunicación neuronal. Cuando llega un impulso nervioso a un terminal presináptico, se produce una entrada de iones Ca2+ (1) que provoca que las vesículas que contienen neurotransmisores (2) se fundan con la membrana presináptica (3) y liberen el neurotransmisor en la hendidura sináptica (4). Tras recorrer una pequeña distancia, el neurotransmisor se une a los receptores de la membrana postsináptica (5). B.Comunicación endocrina. Las hormonas también se desplazan hacia la membrana celular en vesículas (1) que se funden con ella para liberar sus hormonas (2). Pero, en este caso, las hormonas entran en el sistema circulatorio donde pueden recorrer grandes distancias (3) hasta llegar a la célula diana donde se unen a receptores específicos (4).

ÓRGANOS - GLÁNDULAS ENDOCRINAS

Figura 13.4.- Localización de algunos de los órganos que liberan hormonas. Aunque se señala la localización de una de las glándulas suprarrenales, ésta realmente no puede verse al quedar detrás del hígado. Estas glándulas se sitúan, como su nombre indica, encima de los riñones

PRINCIPALES EJES NEUROENDOCRINOS

HIPOTÁLAMO – SISTEMA ENDOCRINO

Figura 13.6.- Localización de la hipófisis en un esquema de una sección mediosagital del encéfalo (A) y en una resonancia magnética (B).

Figura 13.7.- A.- Roger Guillemin (Dijon, 1924). Médico endocrinólogo francés nacionalizado norteamericano. B.Andrew Schally (Vilnius, 1926). Bioquímico polaco nacionalizado norteamericano. En 1977 ambos recibieron el premio Nobel de Fisiología y Medicina, compartido con Rosalyn S. Yalow por el desarrollo del radioinmunoensayo (RIA), técnica que permite detectar la presencia de hormonas en la sangre o en los tejidos a concentraciones muy bajas. Con este procedimiento ambos científicos lograron aislar hormonas hipotalámicas, como la TRH y la GnRH, que controlan la liberación de determinadas hormonas hipofisarias

HIPOTÁLAMO – SISTEMA ENDOCRINO

Figura 13.8.- Las neuronas hipotalámicas disponen de tres posibilidades para liberar sus productos de secreción: estableciendo comunicación interneuronal como cualquier neurona (A); en un sistema vascular restringido, el sistema porta hipotalámicohipofisario para llegar hasta la hipófisis anterior (B); y en la circulación general (C).

Figura 13.9.- Localización de las células hipotalámicas que sintetizan las hormonas vasopresina y oxitocina liberadas por la neurohipófisis.

NEUROHIPOFISIS (OXITOCINA Y VASOPRESINA) Figura 13.11.- Microfotografías de cortes coronales del diencéfalo de una rata A.- Mediante inmunotinción de proteína Fos, se han marcado las neuronas de los núcleos paraventricular (PV) y supraóptico (SO) del hipotálamo. Este procedimiento marca aquellas neuronas que están mostrando actividad en una determinada situación. En este caso las ratas fueron sometidas a una fuente de calor lo que provocaba un aumento de la síntesis de vasopresina para evitar la deshidratación. B.- El estrés que produce esta situación hace que, además de la población magnocelular (me), también aparezcan activas las neuronas parvocelulares (pe) del núcleo paraventricular que sintetizan hormona liberadora de corticotropina (CRH). C . -En este esquema se señala el nivel aproximado del hipotálamo en el que han sido tomadas las microfotografías (3V: 3er ventrículo; QO: quiasma óptico).

Figura 13.10.- Reflejo de la lactancia

RELACIÓN HORMONAS ADENOHIPÓFISIS - TÁLÁMICAS Tabla 13.1.- Hormonas de la hipófisis anterior y hormonas hipotalámicas que controlan su liberación HORMONA ADENOHIPOFISARIA

HORMONA LIBERADORA (HL)

Hormona del crecimiento o somatotropina (GH*)

HL de hormona del crecimiento (GHRH)

Hormona luteinizante (LH)

HL de gonadotropinas (GnRH)

Hormona foliculoestimulante (FSH)

HL de gonadotropinas (GnRH)

Hormona estimulante del tiroides o tirotropina (TSH)

HL de tirotropina (TRH)

Prolactina Hormona adrenocorticotrópica o corticotropina (ACTH)

Hormona estimulante de melanocitos (MSH)

HORMONA INHIBIDORA DE LA LIBERACIÓN

Somatostatina u hormona inhibidora de la liberación de la hormona del crecimiento (GIH o GHRIH)

Dopamina HL de corticotropin a (CRH)

Hormona inhibidor de la liberación de la hormona estimulante de melanocitos (MIF)

ADENOHIPÓFISIS / H. HIPOTALÁMICAS LIBERADORAS

Figura 13.13.- Las células secretoras de la adenohipófisis están bajo el control de las hormonas liberadas por células hipotalámicas en el sistema porta hipotalámico-hipofisario. Figura 13.14.- Hormonas liberadas por la hipófisis anterior. Algunas de las hormonas producidas por la adenohipófisis son hormonas trópicas que controlan la secreción de otras glándulas endocrinas. Otras hormonas actúan directamente sobre diferentes tejidos diana, como es el caso de la prolactina.

HORMONAS LIBERADAS POR ACCIÓN DE LAS HORMONAS ADENOHIPOFISARIAS HORMONAS TIROIDEAS

Figura 13.16.- Mecanismos que regulan la secreción de hormonas tiroideas (+: estimulan; - : inhiben) Figura 13.15.- La glándula tiroides (A) y los folículos que la constituyen (B)

HORMONAS LIBERADAS POR ACCIÓN DE LAS HORMONAS ADENOHIPOFISARIAS HORMONAS CORTICOSUPRARRENALES Figura 3.17.- Las glándulas suprarrenales se localizan en la parte superior de cada riñón. Constan de dos regiones: la corteza y la médula. En la corteza se distinguen tres zonas en función de la manera en que se organizan las células epiteliales y de las hormonas que liberan (Adaptado de Nelson, 1996)

Figura 13.19.- En la microfotografía se pueden observar marcadas las neuronas parvocelulares (pe) del núcleo paraventricular del hipotálamo que sintetizan y liberan CRH. Aparecen marcadas, mediante inmunotinción de proteína Fos, las neuronas que muestran actividad cuando la rata es sometida a una situación de estrés por inmovilización. Si compara con la fotografía B de la Figura 13 .12, puede observar que en este caso apenas existe actividad en la población magnocelular (me).

Figura 13.18.- Mecanismos que regulan la secreción de glucocorticoides (+: estimulan;-: inhiben)

HORMONAS LIBERADAS POR ACCIÓN DE LAS HORMONAS ADENOHIPOFISARIAS HORMONAS GONADALES MASCULINAS Figura 13.20.- A.- Corte de un testículo donde se pueden observar los tubos seminíferos densamente agrupados. B.- En esta sección transversal de tubos seminíferos se puede ver el citoplasma de las células de Sertoli, donde están incrustadas las cabezas de los espermatozoides en proceso de desarrollo, y las células intersticiales de Leydig. Figura 13.21.- Control de la secreción de hormonas gonadales masculinas. La GnRH estimula la producción de LH y FSH en la hipófisis anterior (1). LH y FSH actúan sobre diferentes células del testículo para producir andrógenos y promover la espermatogénesis (2). La testosterona estimula la maduración de los espermatozoides (3) y, cuando su nivel es elevado, actúa sobre el hipotálamo y la hipófisis para reducir la liberación de las hormonas que estimulan su producción (4). Un nivel elevado de gonadotropinas también inhibe la liberación de GnRH (5). Las células de Sertoli liberan una hormona, la inhibina, que inhibe la síntesis de FSH (6). Las flechas amarillas representan mecanismos que estimulan la secreción hormonal, las líneas en verde, mecanismos que la inhiben.

HORMONAS LIBERADAS POR ACCIÓN DE LAS HORMONAS ADENOHIPOFISARIAS HORMONAS GONADALES FEMENINAS Figura 13.22.- Sección transversal de un ovario donde se puede observar el desarrollo de los ovocitos dentro de los folículos. Se representan las diferentes etapas del ovocito y su folículo situándolos próximos a la pared del ovario, aunque en realidad el folículo permanece siempre en el mismo sitio durante su maduración. Por último, en la zona ampliada se representan las distintas capas celulares de un folículo maduro

Figura 13.23.- Cambios en la concentración hormonal durante el ciclo menstrual (las unidades que señalan la concentración hormonal en plasma son arbitrarias). (Adaptado de Curtís y Barnes, 1995)

OTRAS GLÁNDULAS Y HORMONAS HORMONAS DE LA MÉDULA ADRENAL

OTRAS GLÁNDULAS Y HORMONAS HORMONAS PANCREÁTICAS

Figura 13.24.- Esquema de los diferentes tipos de células que constituyen los islotes de Langerhans del páncreas. Estos islotes contienen diferentes tipos de células (a, b, d), cada uno de los cuales produce un tipo de hormona distinto: las células a producen glucagón, las b, insulina ylas d, liberan somatostatina

Figura 13.25.- Regulación de los niveles de glucosa sanguínea por la insulina y el glucagón. Las líneas azules señalan los procesos promovidos por la insulina y las líneas rojas los estimulados por el glucagón

REGULACIÓN DE LA SECRECIÓN HORMONAL

Figura 13.26.- Mecanismos de retroalimentación utilizados por los sistemas hormonales bajo control hipotalámico-hipofisario. Los números de la figura corresponden a los siguientes mecanismos: 1)cuando la concentración en sangre de hormonas producidas por estas glándulas diana aumenta, el hipotálamo detiene la secreción de hormonas liberadoras (p. ej., los estrógenos circulantes inhiben la liberación de GnRH al actuar sobre el hipotálamo. 2) el nivel de hormona en sangre también puede regular la secreción de hormonas adenohipofisarias. De esta manera, la adenohipófisis ajusta la liberación de hormonas trópicas para controlar la secreción de las glándulas sobre las que actúan. Así, los estrógenos afectan no solamente al hipotálamo, sino también a la hipófisis donde controlan la secreción de LH y FSH. 3) las hormonas hipofisarias constituyen una señal de retroalimentación que puede afectar a la liberación de hormonas hipotalámicas (a este sistema de control se le ha denominado de bucle corto). 4) la presencia de hormona liberadora en la eminencia media proporciona una señal al hipotálamo para controlar su secreción (p. ej., conforme aumenta la secreción de GnRH, el hipotálamo responde reduciendo la secreción). La secreción hormonal también está controlada por información del medio externo e interno integrada en el hipotálamo

EL SISTEMA NEUROENDOCRINO Y LA CONDUCTA

Figura 13.27.- La conducta sexual de la rata es uno de los modelos más utilizados para el estudio de la conducta sexual en el laboratorio. Permite analizar los efectos que producen diferentes manipulaciones experimentales realizadas para conocer los circuitos neurales que controlan esta conducta y los mecanismos de acción de las hormonas gonadales. La conducta sexual de la rata es muy estereotipada y los patrones conductuales están muy bien definidos. La conducta del macho incluye las conductas de cortejo y conductas copulatorias (las montas, las intromisiones y las eyaculaciones). La hembra también presenta un variado repertorio de conductas precopulatorias, o proceptivas, y conductas receptivas. Cuando la hembra está receptiva adopta una postura característica denominada lordosis, que consiste en levantar la cabeza y arquear la espalda para dejar expuesta la zona anogenital. La lordosises un reflejo postural que se desencadena en la hembra por la estimulación del macho

Figura 13.28.- Los esteroides sexuales participan en la modulación de la conducta sexual humana, aunque su papel no parece ser tan determinante en el caso de las mujeres.

Figura 13.29.- En la fotografía puede observarse a un macho de tití de cabeza blanca transportando una cría en su espalda. Los titís son monógamos y ambos progenitores participan en el cuidado de la descendencia

Figura 13.30.- Conducta maternal en roedores. La rata hembra realiza diversas conductas dirigidas al cuidado de las crías como la conducta de recogida y traslado de la camada al nido (A) y la limpieza general o aseo diario de las crías lamiendo toda su superficie corporal (B).

PSICONEUROINMUNOLOGÍA EL NACIMIENTO DE LA PSICONEUROINMUNOLOGÍA UNA VISIÓN GENERAL DEL SISTEMA LA RESPUESTA INMUNE LA RESPUESTA INMUNE INESPECÍFICA LA RESPUESTA INMUNE ESPECÍFICA LA RESPUESTA MEDIADA POR ANTICUERPOS LA RESPUESTA MEDIADA POR CÉLULAS

EL S. INMUNE COMO MODULADOR DE LA ACTIVIDAD NERVIOSA Y HORMONAL INTERACCIONES ENTRE EL SISTEMA INMUNE Y LA CONDUCTA EL SISTEMA INMUNE COMO MODULADOR DE LA CONDUCTA MODULACIÓN CONDUCTUAL DE LA FUNCIÓN INMUNE T. PSICOPATOLOGICOS DESDE LA PSICONEUROINMUNOLOGÍA LAS RESPUESTAS DEL ORGANISMO ANTE EL ESTRÉS

EL NACIMIENTO DE LA PSICONEUROINMUNOLOGÍA

Insertar audio Mendieta

Figura 14.1.- Objeto de estudio de la Psiconeuroinmunología: las interacciones bidireccionales que se establecen entre el SN, el sistema endocrino, el sistema inmune y la conducta.

UNA VISIÓN GENERAL DEL SISTEMA TIPO CELULAR

CONCENTRACIONE S MEDIAS POR mm3 DE SANGRE

CICLO VITAL

FUNCIÓN PRINCIPAL

GLÓBULOS ROJOS (eritrocitos o hematíes)

5 millones

105 a 120

díasTransporte de 02 y colaboración en el transporte de co2

PLAQUETAS

300.000

7 a 10 días

Coagulación de la sangre

2.000

Días a años

Producción de anticuerpos

LEUCOCITOS Linfocitos B

Destrucción de las células infectadas y regulación de la actividad de los diferentes tipos de linfocitos Fagocitosis de bacterias, células muertas, células tumorales, etc. Participan en la activación de los linfocitos

Linfocitos T

1.000

Días a años

Monocitos/macrófagos

400

Días a meses

Neutrófilos

5.000

Horas a días

Fagocitosis de agentes extraños, especialmente bacterias

Eosinófilos

200

10 a 12 días

Fagocitosis principalmente de parásitos, implicados en las reacciones alérgicas

Horas a días

Participan en las reacciones alérgicas, liberan histamina, mediadora de la respuesta inflamatoria

GRANULOCITOS

Basófilos

40

Tabla 14.1.- Las células inmunitarias (glóbulos blancos o leucocitos) se clasifican en linfocitos, monocitos y granulocitos. Los linfocitos son los leucocitos más pequeños, constituyen alrededor del 20-25% del total de leucocitos y se clasifican principalmente en linfocitos B y linfocitos T. Los monocitos son los leucocitos de mayor tamaño, constituyen entre el 3-8% y se convierten en macrófagos ante la presencia de un agente extraño al que destruyen por fagocitosis, siendo capaces de enfrentarse a microorganismosde gran tamaño.Los granulocitos se denominan así por los gránulos de su citoplasma y se clasifican según sus propiedades de coloración en neutrófilos, eosinófilos y basófilos. Los más numerosos son los neutrófilos, que constituyen aproximadamente entre el 60-70%, se movilizan ante los primeros síntomas de inflamación y destruyen a las partículas extrañas y los microorganismos, especialmente las bacterias, por fagocitosis. Los eosinófilos representan alrededor del 2-4% y parecen estar relacionados con las infecciones por parásitos, siendo más numerosos en los recubrimientos de los sistemas respiratorio y digestivo. Finalmente, los basófilos representan entre el 0.5 % -1% y están implicados en la respuesta inflamatoria de los tejidos y en las alergias.

LA RESPUESTA INMUNE

Figura 14.2.- Órganos linfoides primarios (timo y médula ósea) y órganos linfoides secundarios. El timo es un órgano esponjoso, formado por dos lóbulos de forma piramidal, situado encima del corazón. La médula ósea, productora de células inmunitarias, sólo se encuentra en el sujeto adulto en el interior de algunos huesos. El sistema linfático está formado por los vasos linfáticos y los ganglios o nódulos linfáticos, están distribuidos por todo el cuerpo, aunque hay mayor concentración en el cuello, las axilas y las ingles. Actúan a modo de filtros eliminando de la sangre a los agentes extraños que llegan hasta ellos en la linfa (líquido incoloro formado a partir de la sangre que recorre los vasos linfáticos). En los ganglios linfáticos existe una elevada presencia de células inmunitarias (como linfocitos y macrófagos), que se activan cuando detectan a un agente extraño, razón por la que se inflaman y aumentan de tamaño. El bazo, situado debajo del diafragma y encima del riñón izquierdo, también se encarga de eliminar los agentes extraños que llegan a él a través de la sangre, pues cuenta igualmente con una elevada presencia de linfocitos y macrófagos. Las amígdalas forman un anillo protector alrededor de los orificios internos de la nariz y de la garganta, siendo las adenoides o vegetaciones una parte de ellas (amígdalas faríngeas). Contienen también una gran cantidad de linfocitos y se encargan de eliminar los patógenos que llegan a ellas a través del aire. En la pared del intestino se encuentran las placas de Peyer que protegen al organismo frente a los microorganismos presentes en el tracto intestinal.

LA RESPUESTA INMUNE INESPECÍFICA

Figura 14.3.- Las respuestas de defensa del organismo: la respuesta inespecífica y la respuesta específica. Entre los mecanismos de respuesta inespecífica se encuentran: 1) las barreras anatómicas, son la piel o membrana cutánea y las membranas mucosas de los ojos, la nariz, la boca, la garganta, el estómago y el tracto intestinal, que constituyen la primera línea de defensa. Si las barreras anatómicas han sido atravesadas, se pone en marcha la segunda línea de defensa, constituida por 2) la respuesta inflamatoria, que se caracteriza porque el área dañada se vuelve dolorosa, presenta hinchazón o inflamación, enrojecimiento y un aumento de la temperatura de la zona lesionada e incluso del organismo. En ella participan principalmente los monocitos, que se transforman en macrófagos, y los granulocitos, sobre todo neutrófilos. 3) los interferones, proteínas de pequeño tamaño liberadas por algunas células cuando son infectadas por virus. 4) el sistema del complemento, formado por más de 30 proteínas presentes en el plasma sanguíneo: una vez activadas actúan conjuntamente como enzimas produciendo orificios en la pared celular del microorganismo, desencadenando su destrucción. 5) las células asesinas ( Natural Killer cells-NK cells), son un tipo de linfocitos de gran tamaño que destruyen las células infectadas por virus, las células tumorales y todas aquéllas que estén infectadas y no sean reconocidas como células propias, liberando sustancias químicas que desencadenan un programa interno de suicidio celular. Dada su amplitud de acción suelen englobar se dentro de la respuesta inespecífica, formando parte de la denominada tercera línea de defensa. Además de estos mecanismos de defensa inespecíficos, el sistema inmune dispone también de la respuesta específica, en la que están implicados otros tipos de linfocitos y que también forman parte de la tercera línea de defensa del organismo

LA RESPUESTA INMUNE ESPECÍFICA EFECTOS DE LAS RESPUESTAS DEL SISTEMA INMUNE AL ANTÍGENO ANTÍGENO

EFECTOS DE LAS RESPUESTAS DEL SISTEMA INMUNE AL ANTÍGENO

Inmunidad protectora Inmunidad al tumor Alergia

Ninguna respuesta o respuesta deficiente Infecciones recurrentes Cáncer No respuesta/no alergia

Enfermedades autoinmunes

Autotolerancia

Rechazo del transplante

Aceptación del transplante

Respuesta del sistema inmune Agente infeccioso Tumor Sustancia inocua Molécula propia del organismo Tejido transplantado

Figura 14.4.- Origen y diferenciación de los linfocitos B y T. Tanto los linfocitos B como los linfocitos T proceden de las células hematopoyéticas o células madre pluripotenciales producidas en la médula ósea roja, frente a la médula ósea amarilla que con la edad pierde esta capacidad: en el sujeto adulto sólo algunos huesos la mantienen, como el fémur, las costillas y las vértebras. Los linfocitos B sufren su diferenciación inicial en la médula ósea, mientras que los linfocitos T sufren un complejo proceso de diferenciación, selección y maduración en el timo. En ambos casos, estos procesos tienen lugar poco antes y después del nacimiento del individuo, y determinarán en cada linfocito sus funciones y su capacidad de reconocimiento de un antígeno específico. Tras el proceso de diferenciación y maduración, muchos linfocitos se distribuyen por todo el organismo pasando continuamente de la sangre a los tejidos corporales y de éstos al sistema linfático para volver nuevamente a la sangre. Se concentran fundamentalmente en la médula ósea, el timo y los órganos linfoides secundarios, como los ganglios linfáticos y el bazo, donde permanecen alerta ante la posible presencia de antígenos.

LA RESPUESTA INMUNE ESPECÍFICA (respuesta mediada por anticuerpos) Figura 14.7.- Estructura y mecanismos de actuación de los anticuerpos. Los anticuerpos o inmunoglobulinas (lg) son proteínas complejas cuya molécula básica está compuesta por cuatro subunidades o cadenas, idénticas dos a dos: dos cadenas ligeras y dos cadenas pesadas, adoptando la característica forma de Y. La unión de una cadena ligera con una pesada forma el sitio de reconocimiento del antígeno, existiendo por tanto, dos lugares de reconocimiento en cada molécula. En ambos tipos de cadenas existen regiones constantes (C), idénticas a las de otros anticuerpos, y regiones variables (V), en las que algunas secuencias de aminoácidos varían entre los diferentes anticuerpos (regiones hipervariables), que son precisamente las que forman el sitio de reconocimiento de diferentes antígenos. Los anticuerpos circulantes pueden utilizar diferentes mecanismos de actuación para inactivar a los antígenos: pueden evitar la unión del antígeno a las células a las que infectan (1), pueden recubrirlos haciendo que se aglutinen (2) favoreciendo la fagocitosis de los macrófagos y los neutrófilos (3), pueden iniciar una respuesta inflamatoria y !a consiguiente movilización de !os macrófagos (4) o pueden combinarse con las enzimas del sistema del complemento para inducir la destrucción del antígeno al producir orificios en su pared celular que permiten el paso de agua e iones al interior, de forma que éste se hincha y estalla (5).

LA RESPUESTA INMUNE ESPECÍFICA (respuesta mediada por anticuerpos)

Figura 14.5.- Los grupos sanguíneos del sistema ABO son consecuencia de la desigual composición antigénica de la membrana de los glóbulos rojos. Cada grupo sanguíneo, además de caracterizarse por presentar en la membrana de los eritrocitos un determinado antígeno, está asociado con la presencia en el plasma sanguíneo de anticuerpos contra los antígenos no presentes en sus eritrocitos. Así, los individuos del grupo A portan en su sangre anticuerpos contra el antígeno B; los del grupo B, anticuerpos contra el antígeno A; los del grupo O (ningún antígeno), anticuerpos contra los antígenos A y B, mientras que los individuos del grupo AB no portan ningún anticuerpo

Figura 14.6.- Activación de los linfocitos B. La unión de los receptores de un linfocito B con un antígeno específico produce la activación del linfocito, desencadenando sucesivas divisiones celulares que originarán células plasmáticas, responsables de la producción masiva de anticuerpos contra ese antígeno (respuesta inmune primaria) y células de memoria que permanecerán en el organismo (bazo, ganglios linfáticos y otros tejidos linfoides) y producirán anticuerpos ante un contacto posterior con ese mismo antígeno (respuesta inmune secundaria o anamnésica). Los anticuerpos circulantes secretados por las células plasmáticas son una forma diferente del receptor al que se ha unido el antígeno y que, a diferencia de él, son liberados al exterior al estar desprovistos del extremo que les fija a la membrana celular

LA RESPUESTA INMUNE ESPECÍFICA (respuesta mediada por células) Figura 14.6.- Activación de los linfocitos B. La unión de los receptores de un linfocito B con un antígeno específico produce la activación del linfocito, desencadenando sucesivas divisiones celulares que originarán células plasmáticas, responsables de la producción masiva de anticuerpos contra ese antígeno (respuesta inmune primaria) y células de memoria que permanecerán en el organismo (bazo, ganglios linfáticos y otros tejidos linfoides) y producirán anticuerpos ante un contacto posterior con ese mismo antígeno (respuesta inmune secundaria o anamnésica). Los anticuerpos circulantes secretados por las células plasmáticas son una forma diferente del receptor al que se ha unido el antígeno y que, a diferencia de él, son liberados al exterior al estar desprovistos del extremo que les fija a la membrana celular

LA RESPUESTA INMUNE ESPECÍFICA (respuesta mediada por células)

Figura 14.8.- Representación del receptor de reconocimiento del antígeno de un linfocito T. Este receptor está formado por dos cadenas polipeptídicas diferentes, la cadena alfa y la cadena beta, unidas por un puente disulfuro, en las que existen regiones constantes (C) y regiones variables (V). Las porciones en forma de hélice de las regiones constantes anclan el receptor a la membrana celular, mientras que las regiones variables forman el sitio de unión y reconocimiento del antígeno, siendo diferentes entre los distintos linfocitos T, lo que les permite reconocer antígenos muy diversos

Figura 14.9.- El Complejo Antigénico Leucocitario Humano (HLA) está codificado por más de 200 genes (poligénico) que ocupan un segmento del cromosoma 6 de unos 4 millones de pares de bases y que se expresan de forma codominante. Dado que algunos de los genes que codifican las proteínas HLA presentan más de 100 alelos (polimorfismo), la enorme cantidad de combinaciones posibles entre ellos hace bastante difícil encontrar dos personas con las mismas proteínas, algo fundamental para establecer la idoneidad de donantes compatibles en los trasplantes de tejidos. El sistema inmune aprende a reconocer a estas proteínas como propias durante la etapa embrionaria, sin este proceso destruiría componentes del propio organismo con resultados fatales. Existen dos tipos de proteínas CMH: las de Clase 1 (CMH - 1), codificadas por los genes representados por las letras A, B y C, y las de Clase II (CM H- II), codificadas por los genes indicados con la letra D, presentes en diferentes poblaciones celulares

Figura 14.10.- Activación de los linfocitos T. Los linfocitos T se activan cuando reconocen un antígeno específico presentado por una molécula propia (proteína CMH) de una célula presentadora de antígeno, lo que desencadena sucesivas divisiones celulares que originarán diferentes tipos de linfocitos T activos y células de memoria. Los linfocitos T activos desempeñan funciones muy diversas en la respuesta inmune: las células T colaboradoras (T helper celIs) son el tipo mayoritario y desempeñan un papel fundamental en la proliferación y diferenciación de los linfocitos B y T, las células T citotóxicas son los linfocitos T más sencillos, y las células T supresoras están implicadas en la supresión de la respuesta de los linfocitos B y T una vez que el antígeno ha sido controlado

LA RESPUESTA INMUNE ESPECÍFICA (respuesta mediada por células) Figura 14.11.- Las respuestas desencadenadas por el sistema inmune para enfrentarse a un agente extraño constituyen una respuesta integrada que pone en marcha de forma coordinada mecanismos muy diversos que se potencian entre sí. Una de las respuestas iniciales del organismo está constituida por los neutrófilos (1), con una vida media corta y los macrófagos (2), con una vida media más larga, que fagocitan las células infectadas y forman parte de los mecanismos de defensa inespecíficos. Como parte de esta respuesta inespecífica también son activadas las enzimas del complemento presentes en la sangre, que producen orificios en la pared celular del microorganismo desencadenando su destrucción (3). Al mismo tiempo se activan una serie de procesos que desencadenan la respuesta inmune específica: los macrófagos actúan como células presentadoras de antígenos exponiendo en su superficie celular fragmentos de los mismos para que éstos puedan ser reconocidos por un tipo de linfocitos, los linfocitos T colaboradores (4). Estos linfocitos liberan sustancias químicas fundamentales (citocinas) para que los linfocitos B, una vez activados por el antígeno, puedan proliferar y diferenciarse a células plasmáticas productoras de anticuerpos (5) y a células de memoria (7). Los anticuerpos circulantes activan, a su vez, diversos mecanismos contra el antígeno, algunos de ellos implicados en la respuesta inespecífica (ver Figura 14.7B). Las sustancias químicas liberadas por los linfocitos T colaboradores también son necesarias para la diferenciación y proliferación de otro tipo de linfocitos, los linfocitos T citotóxicos, a células activas (6) y células de memoria (7). Los linfocitos T citotóxicos ponen en marcha diferentes mecanismos contra el invasor liberando sustancias químicas que producen la muerte de las células diana, que atraen a los macrófagos estimulando la fagocitosis o que activan a las células asesinas. Otro tipo de linfocitos, los linfocitos T supresores, se encargan de retrasar o inhibir la respuesta inmune cuando se ha conseguido frenar al invasor (8).

EL SISTEMA INMUNE COMO MODULADOR DE LA ACTIVIDAD NERVIOSA Y HORMONAL NOMBRE

CÉLULAS PRODUCTORAS

lnterleucina-1 (IL-1)

Monocitos/macrófagos, células epiteliales*, ...

Activación de los linfocitos T, fiebre, activación de los macrófagos

lnterleucina-2 (IL-2)

Linfocitos T

Proliferación de los linfocitos T

lnterleucina-3 (IL-3)

Linfocitos T, células epiteliales del timo

Estimulación de la hematopoyesis

lnterleucina-4 (IL-4)

Linfocitos T, mastocitos*

Activación de los linfocitos B. Efecto antiinflamatorio

lnterleucina-6 (IL-6)

Linfocitos T, macrófagos

Diferenciación y crecimiento de los linfocitos B y T

lnterleucina-8 (IL-8)

Macrófagos y otras células

lnterleucina-1 O (IL-10)

Linfocitos T, macrófagos y virus de Epstein-Barr

lnterleucina-13 (IL-13)

Linfocitos T

lnterferón-gamma (IFN-y)

Linfocitos T, células asesinas

lnterferón-alfa (IFN-a)

Leucocitos

lnterferón-beta (IFN-B)

Fibroblastos*

Factor de Necrosis Tumoralalfa (TNF-a)

Macrófagos, células asesinas

Factor de necrosis Tumoral Linfocitos B y T beta (TNF-p) o linfotoxina * Ver Glosario

ACCIONES

Quimiotaxis (atracción) de los neutrófilos y linfocitos T. Acción proinflamatoria Potente supresor de las funciones de los macrófagos. Acción antiinflamatoria Diferenciación y crecimiento de los linfocitos B, inhibición de la producción de citocinas inflamatorias por los macrófagos Activación de los macrófagos, aumento de la expresión de las proteínas CMH Propiedades antivirales, aumento de la expresión de las proteínas CMH-I Propiedades antivirales, aumento de laexpresión de !as proteínas CMH-I Inflamación local, activación de las células endoteliales* Muerte celular, activación de las células endoteliales*

EL SISTEMA INMUNE COMO MODULADOR DE LA ACTIVIDAD NERVIOSA Y HORMONAL Figura 14.12.- Principales vías de comunicación entre el SN, el sistema endocrino y el sistema inmune. El SN puede modular la actividad del sistema inmune entre otros mecanismos, mediante la activación del sistema endocrino y del SN autónomo. La activación del sistema endocrino podría alterar la función inmune (vías en verde). Mediante neurohormonas liberadas a la sangre a través de la hipófisis posterior (1) y factores liberadores hipotalámicos (2), mediante las hormonas liberadas por la hipófisis anterior (3) y mediante las hormonas liberadas por las glándulas que se encuentran bajo su control como glucocorticoides, hormonas tiroideas y esteroides sexuales (4). La activación del SN autónomo involucra a las dos divisiones (vías en rojo). En el caso del SN simpático (participación de diversos núcleos del tronco del encéfalo) se produce la liberación de NA en diferentes tejidos linfoides (5), así como de catecolaminas desde la médula adrenal. Existe también una vía de comunicación bidireccional entre el hipotálamo y algunos núcleos del tronco del encéfalo, por la que el SN simpático puede activar al hipotálamo y éste a aquél (vías también en rojo). Recientemente se ha descubierto otra vía en la que participa el SN parasimpático denominada vía colinérgica antiinflamatoria, mediada por las fibras eferentes del nervio vago, que modularía la función inmune mediante la liberación de ACh en los órganos linfoides (6). Por otro lado, las vías de comunicación utilizadas por las citocinas liberadas por el sistema inmune para modular la actividad nerviosa y hormonal parecen ser muy variadas (vías en azul). Mediante la activación de las fibras aferentes del nervio vago ( vía neural) (6), a través de la sangre (vía humoral) alcanzando los núcleos y estructuras encefálicas que no están protegidos por la BHE, como la eminencia media o los órganos circunventriculares (7); alcanzando las estructuras encefálicas que sí están protegidas por la barrera mediante proteínas de membrana que las transportan desde la sangre al tejido nervioso; desencadenando la liberación de otras citocinas por las células endoteliales que recubren el interior de los vasos sanguíneos cerebrales (8). O bien, estimulando la secreción de citocinas o de otras moléculas mediadoras por parte del propio tejido nervioso, como la 5-HT, catecolaminas, prostaglandinas, óxido nítrico o incluso citocinas, particularmente por parte de la microglía (vía celular) (9).

EL SISTEMA INMUNE COMO MODULADOR DE LA CONDUCTA Y MODULACIÓN CONDUCTUAL DE LA FUNCIÓN INMUNE

Figura 14.13.- Componentes conductuales y fisiológicos de la enfermedad como resultado de la acción de las citocinas en el SN central

Figura 14.14.- Condicionamiento de la función inmune. Las respuestas del sistema inmune pueden ser moduladas por un proceso de condicionamiento denominado condicionamiento clásico o pavloviano. Es un proceso de aprendizaje asociativo por el que el individuo aprende a asociar dos estímulos - un estímulo incondicionado (EI) que produce la respuesta deseada y un estímulo neutro (EN) que no la produce- cuando éstos se presentan juntos de forma repetida. Mediante este proceso de condicionamiento se consigue que la posterior presentación del EN solo, sea capaz de producir la respuesta deseada, por lo que la respuesta así obtenida se denomina respuesta condicionada (RC). Si en este proceso de condicionamiento se utiliza como EI un antígeno (que produce la activación del sistema inmune) se podría conseguir una inmunoestimulación condicionada, y si se utiliza como El un fármaco inmunosupresor (que produce una disminución de la función inmune), se conseguiría una inmunosupresión condicionada. Estos procedimientos podrían ser utilizados en el tratamiento de enfermedades víricas o tumorales para conseguir la activación del sistema inmune, o por el contrario, en el tratamiento de enfermedades autoinmunes para deprimir la función inmune

LOS TRASTORNOS PSICOPATOLÓGICOS DESDE LA PSICONEUROINMUNOLOGÍA

Figura 14.15.- Posibles mecanismos por los que los procesos inflamatorios podrían ocasionar trastornos depresivos (CCA: Corteza cingulada anterior, GB; ganglios basales) (Adaptado de Raison y Miller, 2013).

LAS RESPUESTAS DEL ORGANISMO ANTE EL ESTRÉS

Figura 14.16.- Modelo representativo de los principales mecanismos implicados en las alteraciones de la actividad nerviosa, hormonal, e inmune producidas por estrés (Adaptado de Ader y cols., 2001).