Plasticidad neural, redes neurales y aprendizaje

José G. Ortiz Ph.D. Departamento de Farmacología y Toxicología,

Universidad de Puerto Rico Escuela de Medicina,PO Box 365067,

San Juan, Puerto Rico 00936-5067jg_ortiz@yahoo.com

Bosquejo

• El cerebro humano es la estructura más compleja que conocemos

• La plasticidad neural es la adaptación de la funcionalidad de las sinapsis

• La capacidad para hacer ajustes casi instantaneos depende de la actividad de redes neurales

• el aprendizaje dentro del contexto de la plasticidad de las redes neurales

• Neuro -mitos

Reto

El cerebro humano es la estructura más compleja que conocemos

Su organización básica se conserva entre especies modificaciones mayores tienen consecuencias patológicas

El cerebro tarda decadas en madurar

Etapas de circuitos

Desarrollo y formación

Desarrollo - migración

Migración radial y tangencial

Cerebelo un ejemplo…

Cerebelo

Cerebello

Error de migración = error de cableado

La organización es cr ítica

Etapas de circuitos

Poda

• se eliminan sinapsis que no tienen funcionalidad, fortaleciendo las demas

• Hay etapas críticas paraestablecer la poda y optimización

Circuitos visuales de poda

Plasticidad

• La plasticidad neural es la adaptación de la funcionalidad de las sinapsis– modificación de receptores – su señalización – la alteración de genes

• La capacidad para hacer ajustes casi instantaneos depende de la actividad de redes neurales– conjunto de neuronas que se activan de forma

sincronizada para generar respuestas muy rápidas– Esperados– inesperados

Establecimiento de circuitos

LTP

LTPpotenciación a largo plazo

Mecanismos epigenéticos y neuroplasticidad mediada por cromatina

D. M. Fass et al. / Neuroscience xxx (2013) xxx–xxx

VPA

Etapas de circuitos

Establecimiento de circuitos

Redes

• Conjunto de conecciones sinapticasinvolucradas en un proceso cerebral

Tipos de redes

Circuitos en psiquiatria

Sincronia

SIncrinizacion

Imagenes

• Proveen una visión más dinámica del cerebro

• La resolución espacio-temporal necesitaser mejorada

• Distintos formatos• Fluctuaciones dentro de la población• Desfazes entre circuitos y conecciones

anatómicas

BOLDmedida de oxígeno ≈ actividad neuronal

Redes primates

Atlases de imagenes

imagenes de circuitos

C. Elegans304 neuronasSabemos ? Sí

Entendemos ? NO

Reconocer no es entender…

• entendimiento de la plasticidad neural a la conducta humana

• ¿Cómo enlazamos estas observacionescon el aprendizaje ?– Con MUCHO cuidado– Correlación NO es causación

De cerebro a cerebro

Mitos

• El cerebreo es estatico…fijo antes de empezar la escuela– La neuroplasticidad le proveen la capacidad

al cerebro de adaptarse y modificar sufuncionamiento toda la vida

• Algunas personas son derechas, otras son zurdas..– Extrapolación sin fundamentos de casos de

callostomía (caso de HM) y otras patologías

Mitos

• Solo usamos 10 % de nuestro cerebro– Todavía estamos buscando areas que sean

inactivas en el cerebro.

• EL cerebro de las hembras y de losmachos es radicalmente diferente– Hay diferencias pero NO son radicales

• Las edades de 0-3 son las mas críticasdel cerebro

Resumen• La organización fundamental del cerebro es

crítica para su posterior desarrollo• Una vez se terminan las migraciones celulares,

el cerebro fortalece las conexiones que son funcionales

• Las conexiones (sinapsis) se pueden fortalecer o debilitar

• Las redes neurales son fundamentales para el funcionamiento del aprendizaje

• Las neuroimagenes proveen mucha informaciónque en este momento hay que interpretar con SUMO cuidado