El desarrollo del sistema nervioso , o desarrollo neuronal , se refiere a los procesos que generan, dan forma y remodelan el sistema nervioso de los animales, desde las primeras etapas del desarrollo embrionario hasta la edad adulta. El campo del desarrollo neuronal se basa tanto en la neurociencia como en la biología del desarrollo para describir y proporcionar información sobre los mecanismos celulares y moleculares por los que se desarrollan los sistemas nerviosos complejos, desde el nematodo y la mosca de la fruta hasta los mamíferos . Los defectos en el desarrollo neural pueden conducir a malformaciones y a una amplia variedad de impedimentos sensoriales, motores y cognitivos, que incluyenHoloprosencefalia y otros trastornos neurológicos en el ser humano como el síndrome de Rett , el síndrome de Down y la discapacidad intelectual .
Descripción general del desarrollo del cerebro [ editar ]
El sistema nervioso central (SNC) de los mamíferos se deriva del ectodermo , la capa de tejido más externa del embrión. En la tercera semana de desarrollo embrionario humano, aparece el neuroectodermo y forma la placa neural a lo largo del lado dorsal del embrión. La placa neural es la fuente de la mayoría de las neuronas y las células gliales del SNC. Se forma un surco a lo largo del eje largo de la placa neural y, en la cuarta semana de desarrollo, la placa neural se enrolla sobre sí misma para dar lugar al tubo neural , que se llena con líquido cefalorraquídeo (LCR). [2]A medida que se desarrolla el embrión, la parte anterior del tubo neural forma tres vesículas cerebrales , que se convierten en las principales regiones anatómicas del cerebro: el prosencéfalo ( prosencéfalo ), el mesencéfalo ( mesencéfalo ) y el posterior ( romboencefálico ). Estas vesículas simples y tempranas se agrandan y se dividen aún más en el telencephalon (futura corteza cerebral y ganglios basales ), diencephalon (futuro tálamo e hipotálamo ), mesencéfalo (futuros colículos ),metencephalon (futuro pons y cerebelo ) y myelencephalon (futuro médula ). [3] La cámara central llena de LCR es continua desde el telencephalon hasta la médula espinal, y constituye el sistema ventricular en desarrollo del SNC. Debido a que el tubo neural da lugar al cerebro y la médula espinal, cualquier mutación en esta etapa del desarrollo puede conducir a deformidades fatales como la anencefalia o discapacidades de por vida como la espina bífida . Durante este tiempo, las paredes del tubo neural contienen células madre neurales., que impulsan el crecimiento del cerebro ya que se dividen muchas veces. Gradualmente, algunas de las células dejan de dividirse y se diferencian en neuronas y células gliales , que son los principales componentes celulares del SNC. Las neuronas recién generadas migran a diferentes partes del cerebro en desarrollo para autoorganizarse en diferentes estructuras cerebrales. Una vez que las neuronas han alcanzado sus posiciones regionales, extienden axones y dendritas , lo que les permite comunicarse con otras neuronas a través de las sinapsis . La comunicación sináptica entre las neuronas conduce al establecimiento de circuitos neuronales funcionales que median el procesamiento sensorial y motor, y subyacen al comportamiento. [4]
Aspectos [ editar ]
Algunos hitos del desarrollo neuronal incluyen el nacimiento y la diferenciación de neuronas de precursores de células madre , la migración de neuronas inmaduras de sus lugares de nacimiento en el embrión a sus posiciones finales, crecimiento de axones y dendritas de las neuronas, guía del cono de crecimiento móvil a través del embrión. hacia los socios postsinápticos, la generación de sinapsis entre estos axones y sus socios postsinápticos, y finalmente los cambios de por vida en las sinapsis, que se cree que subyacen en el aprendizaje y la memoria.
Típicamente, estos procesos de neurodesarrollo se pueden dividir ampliamente en dos clases: mecanismos independientes de la actividad y mecanismos dependientes de la actividad . En general, se cree que los mecanismos independientes de la actividad ocurren como procesos cableados determinados por programas genéticos que se desarrollan dentro de las neuronas individuales. Estos incluyen la diferenciación , la migración y la orientación de axones a sus áreas objetivo iniciales. Se considera que estos procesos son independientes de la actividad neuronal y la experiencia sensorial. Una vez axonesAl llegar a sus áreas objetivo, entran en juego mecanismos dependientes de la actividad. Aunque la formación de sinapsis es un evento independiente de la actividad, la modificación de sinapsis y la eliminación de sinapsis requieren actividad neuronal.
La neurociencia del desarrollo utiliza una variedad de modelos animales que incluyen el ratón Mus musculus , la mosca de la fruta Drosophila melanogaster , el pez cebra Danio rerio , la rana Xenopus laevis y el gusano redondo Caenorhabditis elegans .
La mielinización , formación de la bicapa de mielina lipídica alrededor de los axones neuronales, es un proceso esencial para la función cerebral normal. La vaina de mielina proporciona aislamiento para el impulso nervioso cuando se comunica entre sistemas neuronales. Sin él, el impulso se interrumpiría y la señal no alcanzaría su objetivo, lo que perjudicaría el funcionamiento normal. Debido a que gran parte del desarrollo cerebral ocurre en la etapa prenatal y en la infancia, es crucial que la mielinización, junto con el desarrollo cortical, ocurra adecuadamente. La resonancia magnética (MRI) es una técnica no invasiva utilizada para investigar la mielinización y la maduración cortical (la corteza es la capa externa del cerebro compuesta de materia gris) En lugar de mostrar la mielina real, la resonancia magnética detecta la fracción de agua con mielina (MWF), una medida del contenido de mielina. La relaxometría multicomponente (MCR) permite la visualización y cuantificación del contenido de mielina. La MCR también es útil para rastrear la maduración de la materia blanca, que juega un papel importante en el desarrollo cognitivo. Se ha descubierto que en la infancia, la mielinización ocurre en un patrón posterior a anterior. Debido a que hay poca evidencia de una relación entre la mielinización y el grosor cortical, se reveló que el grosor cortical es independiente de la materia blanca MWF. Esto permite que varios aspectos del cerebro crezcan simultáneamente, lo que lleva a un cerebro más desarrollado. [5]
Inducción neuronal [ editar ]
Durante el desarrollo embrionario temprano , el ectodermo se especifica para dar lugar a la epidermis (piel) y la placa neural. La conversión de ectodermo indiferenciado a neuroectodermo requiere señales del mesodermo. Al comienzo de la gastrulación, las presuntas células mesodérmicas se mueven a través del labio blastoporoso dorsal y forman una capa entre el endodermo y el ectodermo. Estas células mesodérmicas que migran a lo largo de la línea media dorsal dan lugar a una estructura llamada notocorda. Las células ectodérmicas que recubren la notocorda se desarrollan en la placa neural en respuesta a una señal difusible producida por la notocorda. El resto del ectodermo da lugar a la epidermis (piel). La capacidad del mesodermo para convertir el ectodermo suprayacente en tejido neural se llama inducción neural..
En el ser humano, la placa neural se pliega hacia afuera durante la tercera semana de gestación para formar el surco neural . Comenzando en la futura región del cuello, los pliegues neurales de este surco se cierran para crear el tubo neural . La formación del tubo neural a partir del ectodermo se llama neurulación . La parte ventral del tubo neural se llama placa basal ; la parte dorsal se llama placa alar . El interior hueco se llama canal neural . Al final de la cuarta semana de gestación, los extremos abiertos del tubo neural, llamados neuroporos, se cierran. [6]
Un labio de blastoporo trasplantado puede convertir el ectodermo en tejido neural y se dice que tiene un efecto inductivo. Los inductores neuronales son moléculas que pueden inducir la expresión de genes neuronales en explantes de ectodermo sin inducir también genes mesodérmicos. La inducción neural a menudo se estudia en embriones de xenopus, ya que tienen un patrón corporal simple y hay buenos marcadores para distinguir entre tejido neural y no neural. Ejemplos de inductores neurales son las moléculas noggin y cordin .
Cuando las células ectodérmicas embrionarias se cultivan a baja densidad en ausencia de células mesodérmicas, se someten a diferenciación neural (expresan genes neurales), lo que sugiere que la diferenciación neural es el destino predeterminado de las células ectodérmicas. En cultivos de explantes (que permiten interacciones directas de célula a célula) las mismas células se diferencian en epidermis. Esto se debe a la acción de BMP4 (un TGF-β proteína familiar) que induce a los cultivos ectodérmicos a diferenciarse en epidermis. Durante la inducción neural, el mesodermo dorsal (notocorda) produce noggin y cordina y se difunde en el ectodermo suprayacente para inhibir la actividad de BMP4. Esta inhibición de BMP4 hace que las células se diferencien en células neurales. La inhibición de la señalización de TGF-β y BMP (proteína morfogenética ósea) puede inducir eficientemente tejido neural a partir de células madre pluripotentes humanas , [7] un modelo de desarrollo humano temprano.
Regionalización [ editar ]
Al final de la cuarta semana en el ser humano, la parte superior del tubo neural se flexiona al nivel del mesencéfalo futuro: el mesencéfalo , la flexión mesencefálica o la flexión cefálica . Por encima del mesencéfalo se encuentra el prosencéfalo (futuro prosencéfalo) y por debajo está el rombencéfalo (futuro prosencéfalo ).
La placa alar del prosencéfalo se expande para formar el telencephalon que da lugar a los hemisferios cerebrales, mientras que su placa basal se convierte en el diencephalon . La vesícula óptica (que eventualmente se convierte en el nervio óptico, la retina y el iris) se forma en la placa basal del prosencéfalo.
Patrones del sistema nervioso [ editar ]
En los cordados , el ectodermo dorsal forma todo el tejido neural y el sistema nervioso. El diseño ocurre debido a condiciones ambientales específicas: diferentes concentraciones de moléculas de señalización
Eje dorsoventral [ editar ]
La mitad ventral de la placa neural está controlada por el notocordio , que actúa como el "organizador". La mitad dorsal está controlada por la placa de ectodermo , que flanquea a ambos lados de la placa neural. [8]
El ectodermo sigue una vía predeterminada para convertirse en tejido neural. La evidencia de esto proviene de células individuales y cultivadas de ectodermo, que pasan a formar tejido neural. Se postula que esto se debe a la falta de BMP , que son bloqueadas por el organizador. El organizador puede producir moléculas como follistatina , noggin y cordina que inhiben las BMP.
El tubo neural ventral está modelado por sonic hedgehog (Shh) desde la notocorda, que actúa como el tejido inductor. Shh derivada de Notochord señala a la placa del piso e induce la expresión de Shh en la placa del piso. El Shh derivado de la placa del piso posteriormente envía señales a otras células en el tubo neural, y es esencial para la especificación adecuada de los dominios progenitores de neuronas ventrales. La pérdida de Shh de la notocorda y / o la placa del piso impide la especificación adecuada de estos dominios progenitores. Shh se une a Patched1 , aliviando la inhibición de Smoothened mediada por Patched , lo que lleva a la activación de la familia Gli de factores de transcripción ( GLI1 , GLI2 y GLI3)
En este contexto, Shh actúa como un morfógeno : induce la diferenciación celular dependiendo de su concentración. A bajas concentraciones, forma interneuronas ventrales , a concentraciones más altas induce eldesarrollo de neuronas motoras , y a concentraciones más altas induce la diferenciación de la placa del piso. El fracaso de la diferenciación modulada por Shh causa holoprosencefalia .
El tubo neural dorsal está diseñado por BMP del ectodermo epidérmico que flanquea la placa neural. Estos inducen interneuronas sensoriales activando Sr / Thr quinasas y alterando los niveles de factor de transcripción SMAD .
Eje Rostrocaudal (Anteroposterior) [ editar ]
Las señales que controlan el desarrollo neural anteroposterior incluyen FGF y ácido retinoico , que actúan en el cerebro posterior y la médula espinal. [9] El cerebro posterior, por ejemplo, está modelado por genes Hox , que se expresan en dominios superpuestos a lo largo del eje anteroposterior bajo el control del ácido retinoico. Los genes 3 ' (3 extremos primarios) en el grupo Hox son inducidos por el ácido retinoico en el cerebro posterior, mientras que los genes Hox 5' (5 extremos primarios) no son inducidos por el ácido retinoico y se expresan más posteriormente en la médula espinal. Hoxb-1 se expresa en rombo 4 y da lugar al nervio facial . Sin esta expresión Hoxb-1, un nervio similar alsurge el nervio trigémino .
Neurogénesis [ editar ]
La neurogénesis es el proceso por el cual las neuronas se generan a partir de células madre neurales y células progenitoras . Las neuronas son 'post-mitóticas', lo que significa que nunca más se dividirán durante la vida del organismo. [4]
Migración neuronal [ editar ]
La migración neuronal es el método por el cual las neuronas viajan desde su origen o lugar de nacimiento hasta su posición final en el cerebro. Hay varias formas en que pueden hacer esto, por ejemplo, mediante migración radial o migración tangencial. Este lapso de tiempomuestra secuencias de migración radial (también conocida como guía glial) y translocación somal. [10]
Migración radial [ editar ]
Las células precursoras neuronales proliferan en la zona ventricular de la neocorteza en desarrollo , donde la célula madre neural principal es la célula glial radial . Las primeras células postmitóticas deben abandonar el nicho de las células madre y migrar hacia afuera para formar la preplaca, que está destinada a convertirse en células de Cajal-Retzius y subplaca neuronas. Estas células lo hacen por translocación somal. Las neuronas que migran con este modo de locomoción son bipolares y unen el borde de ataque del proceso a la pia . El soma es transportado a la superficie del pial por nucleocinesis , un proceso por el cual un microtúbuloLa "jaula" alrededor del núcleo se alarga y contrae en asociación con el centrosoma para guiar el núcleo a su destino final. [11]Las células gliales radiales , cuyas fibras sirven como andamiaje para las células migratorias y un medio de comunicación radial mediada por la actividad dinámica del calcio, [12] [13] actúan como la principal célula madre neuronal excitadora de la corteza cerebral [14] [ 15] o translocarse a la placa cortical y diferenciarse en astrocitos o neuronas . [16] La translocación somal puede ocurrir en cualquier momento durante el desarrollo. [10]
Las ondas posteriores de neuronas dividen la placa previa al migrar a lo largo de las fibras gliales radiales para formar la placa cortical. Cada ola de células migratorias viaja más allá de sus predecesoras formando capas de adentro hacia afuera, lo que significa que las neuronas más jóvenes son las más cercanas a la superficie. [17] [18] Se estima que la migración guiada glial representa el 90% de las neuronas migratorias en humanos y aproximadamente el 75% en roedores. [19]
Migración tangencial [ editar ]
La mayoría de las interneuronas migran tangencialmente a través de múltiples modos de migración para alcanzar su ubicación adecuada en la corteza. Un ejemplo de migración tangencial es el movimiento de interneuronas desde la eminencia ganglionar a la corteza cerebral. Un ejemplo de migración tangencial en curso en un organismo maduro, observado en algunos animales, es la corriente migratoria rostral que conecta la zona subventricular y el bulbo olfatorio .
Migración axofílica [ editar ]
Muchas neuronas que migran a lo largo del eje anterior-posterior del cuerpo usan los tractos axónicos existentes para migrar a lo largo; Esto se llama migración axofílica. Un ejemplo de este modo de migración es en las neuronas que expresan GnRH , que hacen un largo viaje desde su lugar de nacimiento en la nariz, a través del cerebro anterior y hacia el hipotálamo. [20] Muchos de los mecanismos de esta migración se han resuelto, comenzando con las señales de guía extracelular [21] que desencadenan la señalización intracelular. Estas señales intracelulares, como la señalización de calcio , conducen a la actina [22] y al microtúbulo [23] delcitoesqueleto.dinámica, que produce fuerzas celulares que interactúan con el entorno extracelular a través de las proteínas de adhesión celular [24] para provocar el movimiento de estas células.
Migración multipolar [ editar ]
También hay un método de migración neuronal llamado migración multipolar . [25] [26] Esto se ve en las células multipolares, que en el ser humano, están abundantemente presentes en la zona intermedia cortical . No se parecen a las células que migran por locomoción o translocación somal. En cambio, estas células multipolares expresan marcadores neuronales y extienden múltiples procesos delgados en varias direcciones independientemente de las fibras gliales radiales. [25]
Factores neurotróficos [ editar ]
La supervivencia de las neuronas está regulada por factores de supervivencia, llamados factores tróficos. La hipótesis neurotrófica fue formulada por Victor Hamburger y Rita Levi Montalcinibasado en estudios del sistema nervioso en desarrollo. Victor Hamburger descubrió que la implantación de una extremidad adicional en el polluelo en desarrollo condujo a un aumento en el número de neuronas motoras espinales. Inicialmente, pensó que la extremidad adicional inducía la proliferación de neuronas motoras, pero él y sus colegas mostraron más tarde que había una gran cantidad de muerte de neuronas motoras durante el desarrollo normal, y la extremidad adicional evitó esta muerte celular. Según la hipótesis neurotrófica, los axones en crecimiento compiten por cantidades limitantes de factores tróficos derivados del objetivo y los axones que no reciben suficiente apoyo trófico mueren por apoptosis. Ahora está claro que los factores producidos por varias fuentes contribuyen a la supervivencia neuronal.
- Factor de crecimiento nervioso (NGF): Rita Levi Montalcini y Stanley Cohen purificaron el primer factor trófico, el Factor de crecimiento nervioso (NGF), por el cual recibieron el Premio Nobel. Hay tres factores tróficos relacionados con el NGF: BDNF, NT3 y NT4, que regulan la supervivencia de varias poblaciones neuronales. Las proteínas Trk actúan como receptores de NGF y factores relacionados. Trk es un receptor de tirosina quinasa. La dimerización y la fosforilación de Trk conduce a la activación de varias rutas de señalización intracelular, incluidas las rutas MAP quinasa, Akt y PKC.
- CNTF: el factor neurotrófico ciliar es otra proteína que actúa como factor de supervivencia para las neuronas motoras. CNTF actúa a través de un complejo receptor que incluye CNTFRα, GP130 y LIFRβ. La activación del receptor conduce a la fosforilación y el reclutamiento de la quinasa JAK, que a su vez fosforila LIFR β. LIFRβ actúa como un sitio de acoplamiento para los factores de transcripción STAT. La quinasa JAK fosforila las proteínas STAT, que se disocian del receptor y se translocan al núcleo para regular la expresión génica.
- GDNF: el factor neurotrófico derivado de la glial es un miembro de la familia de proteínas TGFb , y es un potente factor trófico para las neuronas estriatales. El receptor funcional es un heterodímero, compuesto de receptores tipo 1 y tipo 2. La activación del receptor tipo 1 conduce a la fosforilación de las proteínas Smad, que se translocan al núcleo para activar la expresión génica.
Formación de sinapsis [ editar ]
Unión neuromuscular [ editar ]
Gran parte de nuestra comprensión de la formación de sinapsis proviene de estudios en la unión neuromuscular. El transmisor en esta sinapsis es la acetilcolina. El receptor de acetilcolina (AchR) está presente en la superficie de las células musculares antes de la formación de sinapsis. La llegada del nervio induce la agrupación de los receptores en la sinapsis. McMahan y Sanes mostraron que la señal sinaptogénica se concentra en la lámina basal . También mostraron que la señal sinaptogénica es producida por el nervio, e identificaron el factor como Agrin . Agrin induce la agrupación de AchR en la superficie muscular y la formación de sinapsis se interrumpe en los ratones con agina inactiva. Agrin transduce la señal a través del receptor MuSK a rapsyn. Fischbach y sus colegas mostraron que las subunidades del receptor se transcriben selectivamente desde los núcleos al lado del sitio sináptico. Esto está mediado por neuregulinas.
En la sinapsis madura, cada fibra muscular está inervada por una neurona motora. Sin embargo, durante el desarrollo, muchas de las fibras están inervadas por múltiples axones. Lichtman y sus colegas han estudiado el proceso de eliminación de sinapsis. Este es un evento que depende de la actividad. El bloqueo parcial del receptor conduce a la retracción de los terminales presinápticos correspondientes.
Sinapsis del SNC [ editar ]
Agrin parece no ser un mediador central de la formación de sinapsis del SNC y hay un interés activo en identificar señales que median la sinaptogénesis del SNC. Las neuronas en cultivo desarrollan sinapsis que son similares a las que se forman in vivo, lo que sugiere que las señales sinaptogénicas pueden funcionar correctamente in vitro. Los estudios de sinaptogénesis del SNC se han centrado principalmente en las sinapsis glutamatérgicas. Los experimentos de imágenes muestran que las dendritas son muy dinámicas durante el desarrollo y a menudo inician el contacto con los axones. Esto es seguido por el reclutamiento de proteínas postsinápticas al sitio de contacto. Stephen Smith y sus colegas han demostrado que el contacto iniciado por filopodia dendrítica puede convertirse en sinapsis.
Inducción de la formación de sinapsis por factores gliales: Barres y sus colegas hicieron la observación de que los factores en los medios condicionados gliales inducen la formación de sinapsis en cultivos de células ganglionares de la retina. La formación de sinapsis en el SNC se correlaciona con la diferenciación de astrocitos, lo que sugiere que los astrocitos podrían proporcionar un factor sinaptogénico. La identidad de los factores astrocíticos aún no se conoce.
Neuroliginas y SynCAM como señales sinápticas: Sudhof, Serafini, Scheiffele y sus colegas han demostrado que las neuroliginas y SynCAM pueden actuar como factores que inducen la diferenciación presináptica. Las neuroliginas se concentran en el sitio postsináptico y actúan a través de las neurexinas concentradas en los axones presinápticos. SynCAM es una molécula de adhesión celular que está presente en las membranas pre y post sinápticas.
Mecanismos dependientes de la actividad en el ensamblaje de circuitos neuronales [ editar ]
En general, se cree que los procesos de migración neuronal , diferenciación y guía de axones son mecanismos independientes de la actividad y dependen de programas genéticos cableados en las neuronas mismas. Sin embargo, los resultados de la investigación han implicado un papel para los mecanismos dependientes de la actividad en la mediación de algunos aspectos de estos procesos, como la tasa de migración neuronal, [27]aspectos de la diferenciación neuronal [28] y la búsqueda de axones. [29] Los mecanismos dependientes de la actividad influyen en el desarrollo del circuito neural y son cruciales para diseñar mapas de conectividad tempranos y el refinamiento continuo de las sinapsis que ocurre durante el desarrollo. [30]Hay dos tipos distintos de actividad neuronal que observamos en los circuitos en desarrollo: la actividad espontánea temprana y la actividad evocada por los sentidos. La actividad espontánea ocurre temprano durante el desarrollo del circuito neural, incluso cuando la entrada sensorial está ausente y se observa en muchos sistemas, como el sistema visual en desarrollo , [31] [32] sistema auditivo , [33] [34] sistema motor , [35] hipocampo , [36] cerebelo [37] yneocorteza . [38]
Las técnicas experimentales, como el registro electrofisiológico directo, las imágenes de fluorescencia que utilizan indicadores de calcio y las técnicas optogenéticas han arrojado luz sobre la naturaleza y la función de estas primeras explosiones de actividad. [39] [40] Tienen patrones espaciales y temporales distintos durante el desarrollo [41] y se sabe que su ablación durante el desarrollo produce déficits en el refinamiento de la red en el sistema visual. [42] En la retina inmadura , las ondas de los potenciales de acción espontánea surgen de las células ganglionares de la retina y se extienden por la superficie de la retina en las primeras semanas postnatales. [43] Estas ondas están mediadas por neurotransmisores acetilcolina en la fase inicial y luego por glutamato . [44] Se cree que instruyen la formación de dos mapas sensoriales: el mapa retinotópico y la segregación específica del ojo. [45] El refinamiento del mapa retinotópico ocurre en objetivos visuales aguas abajo en el cerebro: el colículo superior (SC) y el núcleo geniculado lateral dorsal (LGN). [46] La disrupción farmacológica y los modelos de ratones que carecen de la subunidad β2 del receptor nicotínico de acetilcolinahan demostrado que la falta de actividad espontánea conduce a defectos marcados en la retinotopía y a la segregación específica de los ojos. [45]
En el sistema auditivo en desarrollo , la cóclea en desarrollo genera estallidos de actividad que se extienden a través de las células ciliadas internas y las neuronas del ganglio espiral que transmiten información auditiva al cerebro. [47] La liberación de ATP de las células de soporte desencadena potenciales de acción en las células ciliadas internas . [48] En el sistema auditivo, se cree que la actividad espontánea está involucrada en la formación del mapa tonotópico segregando los axones de las neuronas cocleares sintonizados a frecuencias altas y bajas. [47] En el sistema motor, las explosiones periódicas de actividad espontánea son impulsadas por el GABA excitatorio y el glutamatodurante las primeras etapas y por acetilcolina y glutamato en las etapas posteriores. [49] En el desarrollo de la médula espinal del pez cebra , se requiere actividad espontánea temprana para la formación de explosiones alternas cada vez más sincrónicas entre las regiones ipsilateral y contralateral de la médula espinal y para la integración de nuevas células en el circuito. [50] En la corteza , se han observado ondas tempranas de actividad en el cerebelo y en cortes corticales. [51]Una vez que el estímulo sensorial está disponible, el ajuste final de los mapas de codificación sensorial y el refinamiento del circuito comienza a depender cada vez más de la actividad evocada por los sentidos, como lo demuestran los experimentos clásicos sobre los efectos de la privación sensorial durante los períodos críticos . [51]
Difusión contemporánea técnicas de resonancia magnética también pueden descubrir el proceso macroscópico del desarrollo axonal. El conectoma se puede construir a partir de datos de MRI de difusión : los vértices del gráfico corresponden a áreas de materia gris marcadas anatómicamente, y dos de esos vértices, digamos u y v , están conectados por un borde si la fase de tractografía del procesamiento de datos encuentra una fibra axonal que conecta las dos áreas, correspondientes a u y v .
Se pueden descargar numerosos braingraphs, calculados a partir del Proyecto Human Connectome del sitio http://braingraph.org . La dinámica de consenso de Connectome (CCD) es un fenómeno notable que se descubrió al disminuir continuamente el parámetro de confianza mínimo en la interfaz gráfica del Servidor de Connectome de referencia de Budapest . [52] [53] El servidor Connectome de referencia de Budapest ( http://connectome.pitgroup.org) representa las conexiones cerebrales de n = 418 sujetos con un parámetro de frecuencia k: para cualquier k = 1,2, ..., n se puede ver la gráfica de los bordes que están presentes en al menos k conectomas. Si el parámetro k disminuye uno por uno desde k = n hasta k = 1, entonces aparecen más y más aristas en el gráfico, ya que la condición de inclusión es relajada. La observación sorprendente es que la apariencia de los bordes está lejos de ser aleatoria: se asemeja a una estructura compleja y creciente, como un árbol o un arbusto (visualizado en la animación de la izquierda).
Se presume en [54] que la estructura en crecimiento copia el desarrollo axonal del cerebro humano : las conexiones en desarrollo más tempranas (fibras axonales) son comunes en la mayoría de los sujetos, y las conexiones en desarrollo subsecuentes tienen una variación cada vez mayor, debido a sus variaciones. se acumulan en el proceso de desarrollo axonal.
Eliminación de sinapsis [ editar ]
Varias motoneuronas compiten por cada unión neuromuscular, pero solo una sobrevive hasta la edad adulta. Se ha demostrado que la competencia in vitro involucra una sustancia neurotrófica limitada que se libera, o que la actividad neuronal confiere ventaja a las conexiones post-sinápticas fuertes al proporcionar resistencia a una toxina también liberada tras la estimulación nerviosa. In vivo , se sugiere que las fibras musculares seleccionen la neurona más fuerte a través de una señal retrógrada.
Neurogénesis adulta [ editar ]
Contrariamente a la creencia popular, la neurogénesis también ocurre en partes específicas del cerebro adulto.
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