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Eric Jensen: A fresh fresh look at brain based education (2008)
Magister en Neurociencias Aplicadas a la Educación Infantil 2016 Módulo Neurociencias y Aprendizaje
Conceptos básicos de neurociencias
1. Utilizamos Utilizamos nuestro nuestro cerebro cerebro en en todo lo que hacemos. 2. El cerebro cerebro está íntim íntimament amentee involucrado involucrado y conectado con todo lo que los educadores y estudiantes hacen en el colegio. 3. Aprend Aprendamo amoss mas acer acerca ca de ello ello y apliquemos ese conocimiento.
Profesor: Sergio Mora 4. IGNOR IGNORARLO ARLO ES IRRE IRRESPON SPONSABLE SABLE.. 27/05/2016
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Presidential Proclamation July 17, 1990 By the President of the United States of America
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Las Revoluciónes Sociales
¿Qué es la neurociencia? •
“El cerebro humano, una masa de 1,5 kg de neuronas interconectadas, que controla nuestra actividad, es una de las más magníficas y misteriosas maravillas de la creación. El asiento de la inteligencia humana, interprete de los sentidos, y controlador del movimiento, este increible órgano sigue intrigando tanto a científicos como a legos…“
Una rama del conocimiento a la que contribuyen distintas disciplinas disciplinas que tienen en común el est udio del sistema nervioso, desde los niveles moleculares y celulares hasta las estructuras cerebrales cerebrales y la conducta. Según la UNESCO, la neurociencia es una disciplina que involucra tanto a la biología del sistema nervioso, como a las ciencias humanas, sociales y exactas, que en conjunt o representan la posibilidad de contribuir al bienestar humano por medio de mejoras en la calidad de vida durante t odo el ciclo vital (1995).
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II Revolución Industrial
I Revolución Agrícola
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III Revolución Informática
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Abuso de lo neuro…
La revolución neurocientífica:
• Clásicos: – Neurología – Neuroanatomía – Neurofisiología – Neuroquímica – Neurofarmacología – Neuropsicofarmacología – Neuropatología – Neuropsicología – Neuropsiquiatría
«La neurociencia no es una moda. Estamos ante una revolución , ante una manera nueva de concebir al ser humano» (Javier Tirapu) 27/05/2016
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Las neurociencias y la Educación
• Los colegios y universidades están llenos de profesores que saben mucho de sus materias pero muy poco de cómo aprenden las personas.
Al aplicar la neurociencia a la edu cación, lo que se intenta es desarrollar estrategias, métodos y herramientas que permitan que la enseñanza y el aprendizaje estén de acuerdo con el desarrollo neurofisiológico del individuo.
• En muchos casos no saben que hacer para que sus estudiantes aprendan.
Adecuar los métodos de enseñanza a la realidad neurobiológica es la mejor manera de garantizar la eficacia del proceso educativo. 9
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¿La educación necesita realmente de la neurociencia? (Salas Silva, 2003)
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Un buen profesor
El sistema escolar actual es abiertamente atentatorio contra el cerebro. Prioriza contenidos: la información crece en progresión geométrica. Adquirir una buena base de información científica sobre el cerebro, sobre cómo aprende el cerebro. Profundizar en la teoría del aprendizaje compatible con el cerebro. Introducir cambios en los currículos y hacer uso de la información de la investigación cerebral. 27/05/2016
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La cruda realidad
Las neurociencias nos muestran la manera como el cerebro humano aprende, recuerda y olvida, los rasgos esenciales de la educación.
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• Modernos: – Neuroeducación – Neuropedagogía – Neurodidáctica – Neuromedicina – Neuroética – Neuromarketing – Neuroeconomía – Neuropolítica – Neuroteología – Neurocultura
• Debe generar interés, captar la atención , involucrar a los alumnos, emocionarlos, entusiasmarlos. • Debe ser capaz de despertar la motivación y lograr que sus estudiantes quieran aprender y sepan como hacerlo. • Debe saber como aprende y 11
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funciona el cerebro de sus alumnos.
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¿Qué han revelado las neurociencias?
Emociones Sueño Memoria
• El cerebro puede cambiarse a si mismo (neuroplasticidad). • El desarrollo cerebral explica el comportamiento de niños y
Ambiente
adolescentes.
• El cerebro puede generar nuevas neuronas (neurogénesis).
Neuronas espejo Desarrollo
Dopamina
Motivación
• Las neuronas espejo son importantes para el aprendizaje social. • Las emociones tienen un gran impacto sobre el aprendizaje.
Maduración
Movimiento
Neurogénesis Neuroplasticidad
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El aporte de las neurociencias a la educación: pequeñas islas en un mar de información. 13
¿Qué es el cerebro? ¿Para qué sirve? ¿Cómo funciona? ¿Qué hacer para que funcione mejor? ¿Qué es el aprendizaje? ¿Para que se aprende? ¿Qué y cuándo se aprende? ¿Cómo aprende tu cerebro? ¿Qué necesita para aprender? ¿Cómo y donde almacena la información? ¿Cómo la encuentra cuando la necesita? ¿Cómo la trae en el momento preciso?
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• El ambiente social y cultural de la escuela afectan el aprendizaje. • Hay diferentes tipos de memorias.
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Las respuestas están aquí
Algunas preguntitas • • • • • • • • • • •
• El sueño es importante para la memoria. • El movimiento aumenta el aprendizaje y la memoria.
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La clave del éxito: “Conócete a tí mismo” “Para conocernos a nosotros mismos debemos convertirnos en buenos observadores de nosotros mismos, y esta es la razón, antes de cualquier otra, por la que debemos aprender acerca de ese objeto que es e l motor de nuestra lógica, nuestra imaginación y nuestra pasión” J.J. Ratey: El Cerebro: Manual de Instrucciones, 2002
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El cerebro que se investiga a sí mismo
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¿Qué es?
¿Para qué sirve? SUPERVIVENCIA
Un órgano plástico, complejo, altamente evolucionado, que crece y madura con la experiencia y el aprendizaje, que funciona en paralelo con altas conectividad y redundancia.
APRENDIZAJE
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Recompensa
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¿Qué es capaz de hacer? o
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Responder a estímulos corporales y del ambiente. Controlar las funciones corporales. Generar conductas adaptativas. Razonar, planificar, resolver problemas, tomar decisiones relacionadas con la supervivencia. Dar origen y habilitar a la mente Comunicar el conocimiento a través del lenguaje. MANTENERNOS VIVOS.
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Neurociencias Una Historia de mas de 6000 años
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5000 aC Neurociencia en el neolítico: Primeras evidencias de trepanaciones, Una cirugía cerebral primitiva en la cual se perforaba el craneo. Esta Práctica, que persistió durante la Edad Media, era usada a veces para tratar dolores de cabeza y convulsiones.
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Perú: Eliminando los malos espíritus
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The Edwin Smith surgical papyrus (3000-1700 aC)
2500 aC • Los antiguos egipcios creían que el corazón era la fuente del bien y del mal. Consideraban al cerebro como un órgano sin importancia y era descartado cuando se momificaban los cuerpos
Incluye los primeros registros de anatomía del cerebro y describe 27 casos de daño cerebral El libro de los muertos (-4300, -2500) El corazón es pesado contra una pluma, para ver si el alma del difunto está libre de culpa (la culpa pesa).
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Hipócrates 460-370 aC
Describió la epilepsia como un trastorno del cerebro y no Una maldición de los dioses. Creía que el cerebro estaba implicado en las sensaciones y era el asiento de la inteligencia y la emoción.
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387-335 aC
Los hombres deben saber que el cerebro es el responsable exclusivo de las alegrías, placeres, risa y diversión, y la pena, aflicción, desaliento y las lamentaciones. Y gracias al cerebro, de manera especial, adquirimos sabiduría y conocimientos, y vemos, oímos y sabemos lo que es repugnante y lo que es bello, lo que es malo y lo que es bueno, lo que es dulce y lo que es insípido...Y gracias a este órgano nos volvemos locos y deliramos, y los miedos y terrores nos asaltan... Debemos soportar todo esto cuando el cerebro no está sano...Y en este sentido soy de la opinión de que esta víscera ejerce en el ser humano el mayor poder. 27
Empirismo
Racionalismo El conocimiento proviene de la razón sin ayuda de los sentidos. Es la doctrina de que el conocimiento proviene de la mente.
PLATON Consideraba que el cerebro controlaba la inteligencia y era “la parte divina de nosotros”
-Aunque hay un mundo externo del que obtenemos información sensorial, las ideas se originan por obra de la mente. Teoría de la Reminiscencia: “Aprender es recordar”
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El Radiador de Aristóteles
La única fuente de conocimiento es la experiencia a través de los sentidos ARISTOTELES 384-322 a.C. El corazón y no el cerebro es la localización de la inteligencia y el pensamiento.
Su filosofía del aprendizaje asienta que el mundo externo es la base de las impresiones de los sentidos del hombre, impresiones que la mente toma por legítimas (coherentes, estables)
“La función del cerebro (que es frío) es refrescar la sangre, y por vía de esta, el corazón (que es caliente). Si el mecanismo de refrigeración falla, (porque el cerebro está muy fluido o muy sólido), sobreviene la 29 enfermedad, la locura y la muerte”.
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Argumentos aristotélicos en favor del corazó CORAZON
CEREBRO
Afectado por la emoción
No afectado
Todos los animales tienen corazón
Sólo vertebrados y cefalópodos
Fuente de sangre, necesaria para la sensación
Sin sangre
Caliente, propio de la vida elevada
Frío
Conectado con los órganos sensoriales y los músculos, por vasos sanguíneos
No conectado con los órganos sensoriales, o con conexión irrelevante
Esencial para la vida (lo primero que se ve)
No esencial
Sensitivo
No sensitivo (si lo extraigo o lo corto, no muestra señales de dolor o rechazo)
De posición central, apropiado para rol central.
No central.
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Cerebro vs. Corazón
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La Edad Media
Galeno (170 aC)
“La extracción de la piedra de la locura” de Bosch (14501516)
Médico de los gladiadores romanos, disecó crebreos de ovejas, monos, perros y monos. Concluyó que el cerebelo controlaba los músculos, mientras que el cerebro procesaba las sensaciones
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Andreas Versalius de Padua (1514 – 1564) Renacimiento: disecciones públicas.
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Franz Joseph Gall (1758 – 1828)
Thomas Willis (1621-1675) Médico de Oxford
Descubrimientos acertados de Gall, antes de dedicarse a la frenología:
Cerebri anatome Anatomía y fisiología
La materia gris funciona La materia gris está conectada con la materia blanca La materia blanca tiene la función de Conducir Describe la mielización post embrionaria La corteza se dobla para minimizar el espacio que ocupa Los nervios craneales se originan debajo del cerebro Descripciones anatómicas extremadamente precisas de las circunvoluciones. Representación de Willis
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Frenología
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Frenología (Gall y Spurtzheim)
Pseudociencia basada en la idea que la personalidad se revela por el contorno de la cabeza
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1. Amativeness 2. Philoprogenitiveness 3. Concentrativeness 4. Adhesiveness 5. Combativeness 6. Destructiveness 6a. Alimentiveness 7. Secretiveness 8. Acquisitiveness 9. Constructiveness 10. Self-esteem 11. Love of approbation 12. Cautiousness 13. Benevolence 14. Veneration 15. Conscientiousness 16. Firmness
18. Wonder 19. Ideality 20. Wit 21. Imitation 22. Individuality 23. Form 24. Size 25. Weight 26. Colour 27. Locality 28. Number 29. Order 30. Eventuality 31. Time 32. Tune 33. Language 34. Comparison 35. Causality 40
1903
• El craneo de Phineas Gage, un trabajador de ferrocarriles, es atravesado por una barra de acero. Sobrevive, pero su personalidad cambia. Esto lleva a preguntarse acerca de cómo las regione frontales del cerebro afectan la conducta
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• Ivan Pavlov, en un famoso experimento con perros y campanas, explora las respuestas condicionadas, una reacción involuntaria del animal a un estímulo, como salivar ante el sonido de una campana. 41
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De la filosofía al estudio científico del cerebro
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• Lesiones: destrucción de una parte del
cerebro de un animal y observar los efectos en la conducta. • Observación clínica de alguien que ha tenido daño cerebral. • Manipulación : estimular parte del cerebro y usar instrumentos modernos para registrar los resultados, tal como el EEG.
• B.F. Skinner describe como la conducta de un animal puede ser modelada a través de reforzamiento positivo y negativo
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Métodos de estudio del cerebro • Electroencefalograma (EEG) – registra la actividad electrica global de la corteza cerebral a trravés de las ondas que aparecen. No muy preciso.
• Tomografía computarizada (CT or CAT scan) – usando una serie de rayos X un computador hace un mapa del cerebro para ver el daño.
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Métodos de estudio del cerebro • Tomografía por emisión de
positrones (PET). Con la inyección de glucosa radioactiva se ve cuales areas del cerebro son mas activas despues de ciertos estímulos. • Imagenes por Resonancia
Magnetica (MRI) – Pone al cerebro en un fuerte campo magnético y aplicación de ondas de radio, tregistrando los movimientos de atomos , creando un cuadro computarizado del cerebro y el flujo sanguineo.
Resonancia Magnética Funcional (RMF)
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7 Megaconceptos 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
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S I S
SNC
El cerebro es la estructura viva mas compleja del Universo. Las neuronas se comunican usando señales eléctricas y químicas. Los circuitos genéticamente determinados son la base del cerebro. Las experiencias de vida cambian el cerebro, La inteligencia emerge a medida que el cerebro razona, planifica y resuelve problemas. El cerebro hace posible la comunicación del conocimiento a través del lenguaje. El mundo El cerebro está dotado de una curiosidad natural para entender como funciona el mundo.
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Encéfalo
ENCEFALO MEDULA ESPINAL
T E
1) cerebro anterior 2) telencéfalo 3) diencéfalo 4) tronco del encéfalo 5) mesencéfalo 6) protuberancia 7) bulbo raquídeo 8) cerebelo 9) médula espinal
M A
N E R
SN Autónomo o Vegetativo
Controla funciones viscerales
SN Somático
Controla musculatura estriada
SNP
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Ganglios basales
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Controla:
SN Autónomo o Vegetativo
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Actividad de músculo liso visceral y vascular.
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Actividad cardíaca
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Secreción de glándulas
Sistema Simpático Encargado de actividades que requieren gasto de energía. NT = NA Sistema Parasimpático Encargado de almacenar y conservar la energía. NT = ACh
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LAS CELULAS DEL CEREBRO: NEURONAS Y GLIA • Santiago Ramón y Cajal (1852-1934) • Gran neuroanatomista español. Premio Nobel de Medicina 1906. Formuló la doctrina de la neurona, fundamento de todo el pensamiento moderno sobre el sistema nervioso.
• “El establecimiento de nuevas conexiones sinápticas es el sustrato 27/05/2016
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neural del aprendizaje y la memoria”.
Tipos de Neuronas LAS MARIPOSA S DEL ALMA
• Neuronas Sensoriales: • Input : vision, audicion, olfato, gusto, tacto, equilibrio, propriocepcion
• Interneuronas: “Así como el entomólogo persigue mariposas de brillantes colores, mi intención fue buscar en el jardín de la materia gris aquellas células de formas delicadas y elegantes, las misteriosas mariposas del alma cuyo batir de alas algún día ¿quien sabe? esclarecerá el 27/05/2016 59 misterio de la vida mental” (Ramón y Cajal)
• Más numerosas, modelan la mayor parte del cerebro y permiten comunicacion interna dentro del SN.
• Neuronas motoras: • Output : movimiento, conducta 27/05/2016
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Estructura de una neurona típica
Tipos de neuronas
Dominio Transmiso r
Domini o Recept or
Dominio Conducto r
Dominio Integrado r
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Las neuronas hablan entre ellas…
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y forman redes neuronales
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Conexiones neuronales
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Las Células Gliales • Neuroglia o células gliales: células de s ostén del cerebro.
• Son 5 a 10 veces más abunda ntes que las propias neuronas.
• Fundamentales en el desarrollo normal de la neurona, un cultivo de células nerviosas no crece en ausencia de células gliales.
• Cumplen un rol fundamental durante el desarrollo del sistema nervioso, ya que son el sustrato físico para la migración neuronal.
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Células Gliales
Funciones de las células gliales
Existen tres tipos principales de células gliales: Astrocitos, Oligodendrocitos y Microglia.
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Estructura de soporte del encéfalo (dan la resistencia). Separan y aíslan grupos neuronales entre sí. Retiran neurotrasmisores liberados en sinapsis. Se encargan de limpiar digerir las neuronas que mueren Guían a las neuronas durante el desarrollo del cerebro. Forman parte de la Barrera hematoencefálica, junto con el endotelio de los capilares encefálicos, que selecciona el paso de sustancias entre el SN y la sangre. • Algunas participan en la nutrición de la neurona. • Participan en procesos de reparación del Sistema Nervioso.
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Funciones de la Neuroglia
NUTRICION PROTECCIO NMIELINA PROTECCIO N Barrera Hemato Encefálica
DIGESTION Microorganismoa y productos de desecho de neuronas
PRODUCCIO N DE LCF
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Comunicación Interneuronal
La Sinapsis
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CONDUCCION DE IMPULSOS NERVIOSOS ESTIMULO LIBERACION DEL NEUROTRANSMISOR
NEURONA PRESINAPTICA
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NEURONA POSTSINAPTICA
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Neurotransmisores Moléculas de pequeño tamaño liberadas desde un terminal neuronal que actúan rápida y brevemente sobre las células adyacentes provocando cambios en la conductancia iónica que aumentarán o disminuirán la excitabilidad de las membranas postsinápticas, generando potenciales postsinápticos excitatorios o inhibitorios. 27/05/2016
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Transmisión Sináptica 1. Ingreso del precursor 2. Síntesis del neurotransmisor 3. Almacenamiento del NT 4. Degradación presináptica 5. Despolarización del terminal 6. Entrada de Calcio 7. Exocitosis del neurotransmisor 8. Liberación al espacio sináptico 9. Unión al receptor postsináptico 10.Inactivación 11.Recaptación presináptica 12.Ingreso a otras células 13.Acción sobre receptores presinápticos 27/05/2016
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Neurotransmisores Clásicos (moléculas pequeñas de acción rápida)
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SISTEMA DOPAMINERGICO Vías dopaminérgicas
• Clase I: – Acetilcolina
1) Nigroestriatal: desde sustancia nigra a ganglios basales. 2) Mesolímbico y mesocortical: desde area tegmental ventral a sistema mesolímbico y mesocortical. 3) Tuberoinfundibular: desde hipotálamo a hipófisis
• Clase II: Aminas – Dopamina – Noradrenalina – Serotonina (5HT)
• Clase III: Aminoácidos – Excitatorios: glutamato, aspartato. – Inhibitorios: GABA, glicina 27/05/2016
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SISTEMA NORADRENERGICO
Funciones de la dopamina
Vías noradrenérgicas:
• Sistema nigroestriatal: la iniciación del movimientos y la ejecución de tareas.
1) Dorsal: desde locus coeruleus 2) Ventral: desde tegmento lateral.
• Sistemas mesolímbico y mesocortical: motivación, atención, ideación, evaluación correcta de la realidad, control del pensamiento, conducta social de apego. Funciones alteradas en los esquizofrénicos. • Su liberación aumenta en situaciones placenteras. • Rol fundamental en el aprendizaje motivado. • Todas las drogas de abuso aumentan la liberación de dopamina en el circuito del placer.
SISTEMA SEROTONERGICO
Funciones de la noradrenalina • Sistema de modulación difusa.
Vías serotoninérgicas:
• Sistema de alerta y vigilia en forma selectiva para mantener procesos de atención, filtrando información sensorial distractora.
1) Desde raphe caudal médula espinal y cerebelo 2) Desde raphe rostral a cerebelo, tálamo, hipotálamo, sistema límbico, ganglios de la base, corteza cerebral.
• Respuestas emocionales intensas tanto aversivas (ira y agresión) como gratificantes (afecto), estímulos estresores, etc • Regulación de mecanismos de hambre y saciedad. Sensible a antidepresivos, neurolépticos , estimulantes y alucinógenos.
Funciones de la serotonina (5-HT) NORADRENALINA • • •
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Sistema de modulación difusa. Mantenimiento del tono afectivo y estado de ánimo. Iniciación del sueño. Las alteraciones de las proyecciones corticales y límbicas llevan a trastornos depresivos, ansiedad, cuadros obsesivocompulsivos, ideación suicida o de agresividad. Rol inhibitorio sobre actividad sexual. Las proyecciones hipotalámicas controlan la ingesta de alimentos. Las proyecciones espinales participan en la regulación del vómito y la transmisión nociceptiva. Sensible a antidepresivos, neurolépticos, alucinógenos.
SEROTONINA
Ansiedad Irritabilidad
Impulso
Vigilia
Función cognitiva Humor Emoción Apetito Motivación Sexo Agresividad
Placer Drive
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SISTEMA GABAERGICO 1. Proyecciones de largo alcance: corteza cerebelosa, globus palidus, sustancia nigra y n reticular del tálamo. 2. Interneuronas de axón corto ampliamente distribuidas en todo el SNC
SISTEMA GLUTAMATERGICO 1.Vias corticocorticales 2. Vías talamocorticales 3. Vía extrapiramidal (corteza y estriatum) 4. Corteza – s nigra – globus pallidus. Receptores: AMPA: Na y K NMDA: Na, K y Ca Metabotrópico: mglu1 a mglu8, unidos a ProtG, activan cinasas y 2º mensajeros.
Neuromoduladores • Moléculas liberadas desde células neuronales y no neuronales que se relacionan con la plasticidad sináptica, provocando efectos de corta duración : regulación de la liberación presináptica del NT o de la excitabilidad postsináptica o efectos mas prolongados, como la regulación de la transcripción génica. • Ejemplos: Neuropéptidos, prostaglandinas, neuroesteroides, monoaminas, NO, adenosina
Papel funcional • Dada la amplia distribución del sistema GABA, cualquier función del SNC, sensitivomotriz, vigilia, memoria, atención o emoción, está sometida a su acción equilibradora y ajustable.
• Evita o reprime hiperactividad focal: control de epilepsia. • Reducción de funciones: memoria, transmisión dolorosa y tono muscular.
• Su activación generalizada determina depresión, sueño y coma.
• Sitio de acción de hipnóticos, ansiolíticos, anestésicos generales, antiespásticos, antiepilépticos, alcohol y esteroides neuroactivos,
Papel Funcional • Desde activación mínima fisiológica de una vía nerviosa hasta excitación patológica persistente. • Actividad fisiológica: – PPSE por excitación de receptores no NMDA. – Potenciación a largo plazo (LPT) por acción en receptores NMDA y metabotrópicos. • Activación patológica: – Exceso de facilitación sináptica: focos epilépticos. – Exceso de penetración intraneuronal de Ca++ que provoca toxicidad y muerte de la neurona.
Neuropéptidos (moléculas grandes de acción lenta) • Péptidos opioides: Endorfinas, encefalinas, dinorfinas • Péptidos Hipotalámicos – CRF, vasopresina, oxitocina. • Péptidos Hipofisiarios – ACTH, α-MSH Peptidos Gastrointestinales • – Sustancia P (SP), colecistoquinina (CCK), neuroquininas (NK), polipéptido intestinal vasoactivo (VIP), neurotensina. • Otros – Angiotensina II, bradiquinina, etc
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Factores Neurotróficos o de Crecimiento • Moléculas proteicas liberadas principalmente por células no neuronales. • Promueven y regulan el desarrollo, el crecimiento y la supervivencia de las neuronas y células gliales. • Regulan la síntesis y liberación de neurotransmisores, la plasticidad sináptica, modelaje y estabilidad de los contactos sinápticos. • Factor de crecimiento nervioso (GNF), • Factor neurotrofico derivado del cerebro (BDNF)
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