La exploración del cerebro: Una aventura de futuro
La exploración del cerebro: Una aventura de futuro
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<strong>La</strong> <strong>exploración</strong> <strong><strong>de</strong>l</strong><br />
<strong>cerebro</strong>:<br />
<strong>Una</strong> <strong>aventura</strong> <strong>de</strong><br />
<strong>futuro</strong>.<br />
Carlos Belmonte<br />
Instituto <strong>de</strong> Neurociencias <strong>de</strong><br />
Alicante<br />
Universidad Miguel Hernán<strong>de</strong>z –<br />
CSIC
<strong>La</strong>s presiones evolutivas,<br />
origen <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>cerebro</strong><br />
Ascidia
El <strong>cerebro</strong>, una conquista tardía en la evolución<br />
6 mill.<br />
90 mill.<br />
Origen <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>cerebro</strong><br />
Cortesía <strong>de</strong> A. Bayes (2010)<br />
chordates<br />
600 mill.<br />
metazoans<br />
1000 mill.<br />
eukaryotes<br />
Cnidarios<br />
~600 mill.
EL CEREBRO, UN ÓRGANO MULTIFUNCIONAL<br />
Exploración <strong><strong>de</strong>l</strong> mundo exterior
Desarrollo <strong>de</strong> activida<strong>de</strong>s motoras complejas
Desarrollo <strong>de</strong> conductas<br />
sociales
Desarrollo <strong>de</strong> sistemas neurales <strong>de</strong><br />
Protección (dolor) y <strong>de</strong> recompensa (placer)<br />
Para potenciar las conductas <strong>de</strong> supervivencia y<br />
reproducción
El <strong>cerebro</strong> construye una<br />
visión distorsionada <strong><strong>de</strong>l</strong><br />
mundo…
Construye<br />
abstracciones…
Y nos engaña…
¿Es posible enten<strong>de</strong>r científicamente el <strong>cerebro</strong>?<br />
Santiago Ramón y Cajal, fundador <strong>de</strong><br />
la neurociencia mo<strong>de</strong>rna<br />
DeFelipe et al (2002)<br />
El <strong>cerebro</strong> humano<br />
≈100.000.000.000 neuronas<br />
Javier <strong>de</strong> Felipe:<br />
Bosque neuronal
Doctrina neuronal y ley <strong>de</strong> la polarización dinámica<br />
<strong>de</strong> la neurona<br />
SOMA<br />
Dendritas: Entrada<br />
AXÓN: Salida<br />
Cortesía <strong>de</strong> J. Lerma
Hodgkin<br />
Neher<br />
El lenguaje neuronal: impulsos nerviosos<br />
Huxley<br />
Sakmann<br />
20mm
Comunicación neuronal: <strong>La</strong><br />
sinapsis<br />
Neurotransmisor<br />
1-Almacenamiento vesicular<br />
2-Liberación <strong><strong>de</strong>l</strong> neurotransmisor<br />
3-Interacción con receptor<br />
Iones<br />
2. El canal se abre y<br />
fluyen los iones<br />
1. El neurotransmisor<br />
se une al receptor
<strong>La</strong> <strong>de</strong>nsidad <strong>de</strong> conexiones<br />
sinápticas refleja la complejidad<br />
<strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>cerebro</strong><br />
Purpura,1974<br />
Huttenlocher, 1999<br />
Sindromes <strong>de</strong> Down, fragil X, Rett<br />
- Reducción en el número y<br />
longitud <strong>de</strong> las espinas<br />
- Anormalias morfológicas<br />
(espinas largas, finas, en<br />
forma <strong>de</strong> hongo)<br />
- ‘disgenesia <strong>de</strong> las espinas’<br />
Courtesy of Ger Ramakers
Formación y eliminación <strong>de</strong><br />
Sinapsis<br />
2009
Plasticidad<br />
sináptica<br />
Formación <strong>de</strong><br />
sinapsis<br />
durante el<br />
aprendizaje
Consolidación<br />
<strong>de</strong> las<br />
memorias por<br />
el estrés
Modulación ´química <strong>de</strong> la sinapsis a corto y largo plazo
Cambios con la edad en la <strong>de</strong>nsidad y<br />
la morfología <strong>de</strong> las espinas <strong>de</strong>ndríticas<br />
41 años<br />
84 años<br />
Ruth Benavi<strong>de</strong>s-Piccione and Javier <strong>de</strong> Felipe, 2008
Caracterización<br />
genética y molecular <strong>de</strong><br />
la neurona
Segregación<br />
<strong>de</strong> funciones<br />
y<br />
organización<br />
jerárquica<br />
<strong><strong>de</strong>l</strong> sistema<br />
nervioso
Características funcionales <strong>de</strong> los circuitos neurales<br />
Sherrington<br />
Wiesel Hubel<br />
Eccles<br />
Wiesel
Los circuitos<br />
Neuronales
Estructuras cerebrales asociadas a la génesis <strong>de</strong> las emociones
Optogenetics
<strong>La</strong> patología cerebral como<br />
método<br />
<strong>de</strong> estudio <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>cerebro</strong><br />
Phineas P. Gage
Anomalías cerebrales asociadas a conductas<br />
antisociales<br />
Mobbs et al.2007
Aproximación holistica al estudio <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>cerebro</strong>
Correlación estructura-función:<br />
<strong>La</strong> imagen cerebral<br />
Objetos<br />
(gyrus parahipocámpico )<br />
Caras<br />
(gyrus fusiforme)
Áreas cerebrales implicadas en las conductas sociales<br />
Región cerebral Conducta social<br />
C cingular anterior Empatía<br />
CPF orbitaria Arrepentimiento<br />
CPF Ventromedial Decisiones éticas<br />
CPF Ventrolateral Inhibición <strong>de</strong> conductas<br />
CPF Dorsolateral Razonamientos
El cuidado maternal modifica epigenéticamente la expresión<br />
<strong><strong>de</strong>l</strong> receptor a glucocorticoi<strong>de</strong>s (NR3C1) en hipocampo en<br />
ratas<br />
En humanos, el abuso infantil modifica las respuestas <strong><strong>de</strong>l</strong><br />
eje hipotalamo-hipofisis-adrenal al estrés y reduce la<br />
expresión <strong><strong>de</strong>l</strong> receptor NR3C1<br />
McGowan et al. Nature Neuroscience (2009)
Correlacion entre<br />
datos moleculares,<br />
electrofisiológicos<br />
y <strong>de</strong> imagen<br />
Gambling<br />
MAOA the "warrior gene"<br />
Meyer-Lin<strong>de</strong>nberg et al. PNAS 2006<br />
PNAS<br />
©2006 by National Aca<strong>de</strong>my of Sciences
Interacción <strong>cerebro</strong>-máquina
Interacción <strong>cerebro</strong>-máquina<br />
Velliste et al., Nature 2008
<strong>La</strong> estimulación cerebral como<br />
opción terapéutica<br />
Estimulación retiniana<br />
Estimulación cerebral profunda (DBP)
Necesida<strong>de</strong>s computacionales para el análisis <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>cerebro</strong><br />
Courtesy ofStephen <strong>La</strong>ng
Repercusiones <strong>de</strong> la<br />
investigación <strong><strong>de</strong>l</strong><br />
<strong>cerebro</strong>
Desarreglo<br />
<strong>La</strong> Factura <strong>de</strong> los Desór<strong>de</strong>nes <strong><strong>de</strong>l</strong> Cerebro*<br />
Casos Totales<br />
(Millones)<br />
Coste Anual<br />
(billones $ USA)<br />
Audición 28 5,6<br />
Depresión 18,8 4,4<br />
Enfermedad <strong>de</strong> Alzheimer 4 10<br />
Acci<strong>de</strong>ntes Cerebro- Vasculares 4 3<br />
Esquizofrenia 3 3,2<br />
Enfermedad <strong>de</strong> Parkinson 1,5 1,5<br />
Traumatismos Craneoencefálicos 1 4,8<br />
Esclerosis Múltiple 0,35 0,7<br />
Lesiones Espinales 0,25 1<br />
*Datos <strong><strong>de</strong>l</strong> NIH y fuentes varias, recogidos en “Brain Facts” publicado por la SFN
Carga sanitaria <strong>de</strong> las enfermeda<strong>de</strong>s siquiátricas<br />
• Aproximadamente el 20% <strong>de</strong> la población adulta <strong>de</strong> los Estados Unidos<br />
presentará un problema mental grave a lo largo <strong>de</strong> su vida.<br />
• Esta cifra es mas alta si se incluye a niños y adolescentes.<br />
• <strong>Una</strong> <strong>de</strong> cada cuatro familias tiene al menos un pariente que pa<strong>de</strong>ce una<br />
enfermedad.<br />
• De todas las enfermeda<strong>de</strong>s mentales, la <strong>de</strong>presión genera la mayor<br />
carga sanitaria.<br />
- 33 millones <strong>de</strong> personas al año pa<strong>de</strong>cen <strong>de</strong>presión severa.<br />
- Mas <strong>de</strong> 100,000 suicidios anuales por esta causa<br />
• Se subestima la carga sanitaria que representan las enfermeda<strong>de</strong>s<br />
siquiátricas<br />
The world health report 2001, WHO, Geneva
Enfermeda<strong>de</strong>s<br />
cerebrales<br />
Prevalencia durante toda la vida <strong>de</strong> las<br />
enfermeda<strong>de</strong>s <strong><strong>de</strong>l</strong> S. Nervioso Central<br />
0.5% 0.8%<br />
EUROPA<br />
50% 50%<br />
Otras<br />
enfermeda<strong>de</strong>s<br />
1%<br />
Parkinson Alzheimer Esquizofrenia<br />
4%<br />
Trastorno<br />
Bipolar<br />
14%<br />
Depresión<br />
Grave
Control <strong>de</strong> los mecanismos cerebrales <strong>de</strong> la violencia
Control <strong>de</strong> las substancias <strong>de</strong><br />
abuso
Fármacos que modulen los estados emocionales<br />
Edvard Munch The dance of life
Valoración <strong>de</strong> la<br />
empatía emocional<br />
CONDUCTA VIOLENTA:<br />
Agresión afectiva<br />
Agresión predatoria
Determinación <strong>de</strong> la responsabilidad legal<br />
- Presencia <strong>de</strong> lesiones neurológicas<br />
- Correspon<strong>de</strong>ncia entre daño cerebral y conducta antisocial<br />
- Simulaciones<br />
- Falseda<strong>de</strong>s asociadas a un <strong><strong>de</strong>l</strong>ito<br />
- Possibilida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> reinci<strong>de</strong>ncia
Detección <strong>de</strong> preferencias<br />
(Neuroeconomía)
Modulación externa<br />
<strong>de</strong> la actividad<br />
cerebral
Optimización <strong><strong>de</strong>l</strong> aprendizaje y <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> la<br />
inteligencia<br />
Meltzoff et al. Science 2009
El conocimiento <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>cerebro</strong> condicionará<br />
la sociedad <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>futuro</strong>….
¡Muchas gracias!
Violencia<br />
Manipulación<br />
cerebral<br />
Aprendizaje e inteligencia<br />
Neuroeconomía<br />
Nuevas terapias<br />
Responsabilidad legal<br />
Emociones
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