“NEUROPLASTICIDAD, MECANISMOS DE APRENDIZAJE Y MEMORIA”

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TEMAS APUNTE CLASE 7

“NEUROPLASTICIDAD, MECANISMOS DE APRENDIZAJE Y MEMORIA”

UNIDAD II. Sistemas sensoriales, regulación homeostática y plasticidad neural.

Material creado en base a texto Invitación a la Neurociencia. Purves, Dale. 2001 – “Artículo Neurofisiología del Aprendizaje y la Memoria. Plasticidad Neuronal”. iMedPub Journals. 2010. Vol 6. No. 1:2

RESULTADOS DE APRENDIZAJE ASIGNATURA

RAA 2. Explicar los mecanismos neurofisiológicos que originan y controlan la cognición, conducta, motricidad humana y los procesos de aprendizaje motor a lo largo del curso de vida.

RAA4 - Reconocer el concepto de Neuroplasticidad en los procesos de desarrollo motor normal y en la recuperación de las disfunciones de carácter neurológico.

RAA 5. Identificar la aplicación de las neurociencias en diferentes áreas de la kinesiología.

RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA CLASE

• Describir los conceptos de neuroplasticidad bajo el concepto de aprendizaje y lesión.
• Identificar los tipos de Memoria y las áreas de asociación implicadas.
• Comprender los mecanismos por los cuales se produce el aprendizaje.

Introducción:

El estudio de las bases neurofisiológicas de la memoria y el aprendizaje es un tema sumamente vigente en la literatura científica actual. Uno de los exponentes más destacados en este tema es Eric Kandel, quien obtuvo el premio Nobel de Medicina en el año 2000 por sus aportes a la comprensión de las bases neurofisiológicas de la memoria. Sus investigaciones se centraron principalmente en el estudio del comportamiento de una babosa marina denominada Aplysia , específicamente el movimiento de retracción que presentaban sus branquias ante diferentes estímulos.

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 Los resultados obtenidos permitieron conocer mejor los procesos que ocurren en las células nerviosas, las neuronas, cuando aprendemos. A su vez, estas investigaciones lograron establecer diferencias en los cambios que se producen a nivel celular ante procesos de memoria a corto y largo plazo. A partir de los estudios de Kandel y colegas sabemos que la adquisición de nuevos comportamientos conlleva una serie de modificaciones a nivel celular que no sólo implican la proliferación o modificación de las conexiones entre neuronas (sinapsis) sino también modificaciones a nivel del funcionamiento celular y síntesis de proteínas.

Procesos de Aprendizaje en modelo animal de la Aplysia

En este modelo animal se describen en estos tipos de aprendizaje, el mecanismo que permite el almacenamiento de la información son los cambios en la efectividad de la transmisión sináptica.

La habituación es un proceso que hace que el animal se vuelva menos reactivo ante la aparición repetida de un estímulo implica la inhibición de una respuesta frente a la presencia repetida de un estímulo inocuo o inofensivo. Cuando un estímulo es novedoso tendemos a responder ante su presencia; cuando se sostiene a lo largo del tiempo y no resulta de particular interés adaptativo, la respuesta disminuye hasta desaparecer. En este ejemplo, un toque leve al sifón de una aplysia produce la retirada de la aleta del animal, pero la habituación rápidamente hace que la retirada de la aleta se torne más débil durante la estimulación repetida del sifón

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Por su parte, la sensibilización consiste en un proceso que permite que un animal generalice una respuesta aversiva producida por un estímulo nocivo u otros no nocivos. En las Aplysias que se habituaron al toque del sifón, se produce la sensibilización de la retirada de la aleta acoplando un estímulo eléctrico fuerte en la cola del animal con otro toque leve del sifón. Este acoplamiento hace que el estímulo del sifón produzca el reflejo de retirada de la aleta al tacto leve. Con un acoplamiento repetido de los estímulos en la cola y el sifón, es posible alterar este comportamiento durante días y semanas, lo que demuestra una forma simple de memoria a largo plazo.

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Estos estudios de la Aplysia y la investigación relacionada en otros invertebrados, como la mosca de la fruta, condujeron a varias generalizaciones sobre la plasticidad sináptica. Primero la plasticidad sináptica puede conducir claramente a cambios en la función de un circuito y, finalmente, a plasticidad conductual. En segundo lugar estos cambios plásticos en la función sináptica pueden ser efectos a corto plazo que se basan en una modificación postraduccional de las proteínas sinápticas existentes, o pueden ser cambios a largo plazo que requieres cambios en la expresión génica, síntesis de nuevas proteínas y

proliferación de nuevas sinapsis (o la eliminación de las existentes). Estas generalizaciones se aplican a la plasticidad sináptica en el encéfalo de los mamíferos y, de hecho , han ayudado a guiar nuestro conocimiento de estas formas de plasticidad sináptica

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Mecanismo de refuerzo presináptico subyacente a la sensibilización conductual. (A) La sensibilización a corto plazo se debe a un refuerzo agudo de la PKA-dependiente de la liberación de glutamato desde las terminaciones presinápticas de las neuronas sensitivas. Véase la explicación en el texto. (B) La sensibilización a largo plazo se debe a cambios en la expresión genética, que conducen a la síntesis de proteínas que cambian la actividad de la PKA y conducen a cambios en el crecimiento de las sinapsis. (De Squire y Kandel, 1999.)

Potenciación a largo plazo en una sinapsis del hipocampo

Se ha identificado plasticidad sináptica a largo plazo en el interior del encéfalo de los mamíferos. Aquí algunos patrones de actividad sináptica, conocida como Potenciación a largo plazo (LPT) mientras otros patrones de actividad producen una disminución duradera de la fuerza sináptica, conocida como Depresión a largo plazo (LTD) por sus siglas en inglés. Potenciación y depresión son términos amplios que solo describen la dirección del cambio en la eficacia sináptica; de hecho, pueden participar diferentes mecanismos celulares y moleculares en la producción de ambas en diferentes sinapsis de todo el encéfalo. En general la potenciación y la depresión a largo plazo son producidas por diferentes historias de actividad y están mediadas por diferentes complementos de vías de transducción de señales intercelulares en las células nerviosas involucradas.

La plasticidad sináptica a largo plazo ha sido muy estudiada en las sinapsis excitadoras del hipocampo de los mamíferos. El hipocampo es especialmente importante en la formación o en la recuperación de algunas formas de memoria. En los seres humanos las imágenes funcionales muestran que el hipocampo es activado durante ciertos tipos de tareas de memoria y que el daño de esta región del encéfalo conduce a una incapacidad para formar ciertos tipos de memorias. Aunque muchas otras áreas encefálicas participan en el proceso complejo de la formación, del almacenamiento y de la recuperación de la memoria , experimentos realizados particularmente con roedores , impulsaron a muchos investigadores a estudiar la plasticidad sináptica a largo plazo de las sinapsis del hipocampo.

NEUROFISIOLOGIA DEL APRENDIZAJE Y LA MEMORIA

Como se mencionó anteriormente la capacidad del sistema nervioso de cambiar se le llama plasticidad neuronal, la cual está implicada en el desarrollo embriológico. Sin embargo, en el adulto la plasticidad también tiene un sitial importante para aprender nuevas habilidades, establecer nuevas memorias y responder a las adversidades del medio. De hecho, el aprendizaje es el proceso por el cual los organismos modifican su conducta para adaptarse a las condiciones cambiantes del medio que los rodea. Es el modo principal de adaptación de los seres vivos. Por lo tanto, el aprendizaje puede considerarse como un cambio en el sistema nervioso que resulta de la experiencia y que origina cambios duraderos en la conducta de los organismos.

El aprendizaje es el proceso por el que adquirimos el conocimiento sobre el mundo, mientras que la memoria es el proceso por el que el conocimiento es codificado, almacenado, consolidado, y posteriormente recuperado. El aprendizaje y la memoria son procesos íntimamente relacionados. No se consigue separar el aprendizaje de la memoria, ni resulta posible realizar dicha distinción dentro del circuito neuronal. La medida de lo aprendido se relaciona con la memoria, siendo ésta la expresión de la capacidad de recuperar informaciones adquiridas.  Dado que no se producen grandes cambios en el número de neuronas a lo largo de la vida que puedan explicar los elevados volúmenes de información que se almacenan en forma de memoria, la sinapsis ha constituido un buen candidato del sustrato mnemónico o mnésico.

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