Neurología - Cinvestav

EL LENGUAJE ELÉCTRICO DE LAS NEURONAS Y SU RELACIÓN
CON LA MEMORIA
DRA. LAURA GUADALUPE MEDINA CEJA
lmedina@cucba.udg.mx
Profesora e Investigadora Titular, Laboratorio de Neurofisiología y
Neuroquímica, Departamento de Biología Celular y Molecular,
CUCBA, U. de G.
MEMORIA:
Es el proceso neurocognitivo que permite registrar, codificar, consolidar, almacenar,
acceder y recuperar la información.
Los mecanismos fisiológicos de la memoria son complejos y no están completamente
esclarecidos, se desarrollan en muchas partes del cerebro que se integran como una
amplia red funcional.
MEMORIA CORTO PLAZO
(De trabajo o funcional)
sistema ejecutivo con funciones como:
el lenguaje, cálculos, razonar, solucionar problemas
MEMORIA LARGO PLAZO
Mantener información por horas, días,
meses y años hasta toda la vida
Samper, Luis Fernando. Neurociencias y conducta. Universidad de Manizales. 2003.
Rufo-Campos M., “La neuropsicología: historia, conceptos básicos y aplicaciones”. Revista de Neurología 2006.
Snell, Richard. Neuroanatomía clínica. 6ta. edición. Editorial Panamericana. 2007.
Llinás, Rodolfo, El cerebro y el mito del yo. Editorial Norma. 2003.
Diccionario Mosby virtual, enfermería, medicina y ciencias de la salud, quinta edición
Castaño, Julio. “Aportes de la neuropsicología al diagnóstico y tratamiento de los trastornos de aprendizaje”. Revista de Neurología, 2002
Dennis Rains, G., Principios de neuropsicología humana, España S.A.U., 2003.
Álvarez, Miguel, Principios de neurociencias para psicólogos, Editorial Paidós, 2008.
Memoria en términos de lo que es recordado:
Memoria episódica - experiencias personales específicas
Memoria semántica - información general que no está unida de manera consciente a una
experiencia personal particular
En el parámetro de dominio en las memorias:
Memoria explícita o declarativa - declarada intencionalmente (episódica y semántica)
Memoria implícita o no declarativa –
la recuperación se da por medio de
un procedimiento o habilidad
REGIONES CEREBRALES: MEMORIA
Memoria a corto plazo
zona dorsolateral cerebral
otras estructuras según la
Modalidad visual, auditiva, entre
otras de la información
que se desee recordar;
Memoria a largo plazo
estructuras límbico-diencefálicas
corticales temporales mediales
(hipocampo, giro dentado, subiculum,
corteza entorrinal),
zona prefrontal y zonas corticales asociativas
posteriores al neocortex
HIPOCAMPO
Neuronas: células piramidales (CA) y células granulares
(giro dentado) e interneuronas
Células gliales: astrocitos, oligodendrocitos, microglía
LENGUAJE
(COMUNICACIÓN)
QUÍMICO (Sinapsis Químicas)
ELÉCTRICO (Sinapsis eléctricas)
SINAPSIS QUÍMICAS
A) Terminal Pre-sinaptica
Ca++
B) Terminal Post-sinaptica
SINAPSIS ELÉCTRICAS
Especializaciones de
membrana;
estructuras
dinámicas.
Se presentan en las
neuronas y células
de la glía del SNC
Formadas por la
unión de dos
hemicanales,
conocidos como
conexones.
A) Cada conexón consiste de 6 subunidades proteicas llamadas conexinas
(Cx seguido de un número que designa el peso molecular de cada una).
B) En la actualidad se han
encontrado 16 conexinas
diferentes en los mamíferos
Conductancia de los canales se ve regulada
por:
pH (intracelular)
[Ca++]i
Vm
acido
cierra canales
alcalino
abre canales
disminuye la
conductancia de los canales
Algunos canales presentan
sensibilidad
FUNCIONES DE LAS SINAPSIS ELÉCTRICAS: UCs
Entre los astrocitos (A y B):
1.Disipación de iones de potasio,
2.Regulación del volumen celular,
3.Control de la proliferación celular
4.La propagación de ondas de
calcio a través de astrocitos
en respuesta a la aplicación de
glutamato o estimulación
mecánica se ha observado en
cultivos y en rebanadas de
hipotálamo.
En las Neuronas (C):
La sincronización de la actividad
eléctrica entre las mismas y la
propagación de la despolarización
(excitación) o la hiperpolarización
(inhibición) a través de una red
neuronal determinada
DISTRIBUCIÓN DE LAS SINAPSIS ELÉCTRICAS
EN EL CEREBRO
Neuronas de núcleos de la Oliva Inferior
(Rash et al., 2000; Blenkinsop y Lang, 2006).
Neuronas de los núcleos del Retículo Talámico
(Condorelli et al., 2000; Landisman et al., 2002).
Interneuronas y células principales de la Neocorteza
(Galarreta y Hestrin, 2001; Sloper y Powell, 1978).
Células amácrinas, bipolares, conos y bastones de la retina
(Veruki y Hartveit, 2002; Deans et al., 2002).
Neuronas del Bulbo olfatorio
(Zhang y Restrepo, 2003; Friedman y Strowbridge, 2003).
Otras regiones: Locus Coeruleus, neuronas del Tallo Cerebral, interneuronas del
Neoestriado, interneuronas de la Corteza Cerebelar y Médula Espinal
(Usher et al., 1999; Christie et al., 1989; Álvarez et al., 2002; Rekling et al., 2000;
Koos y Tepper, 1999; Sotelo y Llinás, 1972; Mann-Metzer y Yarom, 19999;
Rash et al., 2001).
DISTRIBUCIÓN DE LAS SINAPSIS ELÉCTRICAS
EN EL HIPOCAMPO
Acoplamiento electro tónico a través de las UCs en:
Células piramidales (CA1, CA3)
Células granulares
Interneuronas con diferentes propiedades de excitabilidad intrínseca.
Tomado de:
Traub et al., 2002
(Dudek et al. 1983, 1986, 1998; Schmitz et al. 2001; Zsiros y Maccaferri, 2005 )
Cx26, Cx32, Cx36, Cx43 y Cx47 se
expresan en el hipocampo de
roedores
(Rash et al., 2001; Venance et al. 2000; Teubner et al. 2001)
Sprouston N. 2001
Roger D. Traub y col., 2001
Sinapsis eléctricas
En axones de células piramidales
Electrofisiológicos in vitro
Réplica criofractura
marcaje con oro
Microscopia electrónica en cortes finos
Marcadores celulares
Modelaje en computación
Sprouston N. 2001
Roger D. Traub y col., 2001
Farid Hamzei-Sichani y col., 2007
COMPARACIÓN SINAPSIS QUÍMICAS Y ELÉCTRICAS
I.
II.
Direccionalidad
Velocidad rápida (conductas estereotipadas de escape en invertebrados y
vertebrados inferiores).
III. Plasticidad
Tomado de Spray et al., 1999
Sueño de ondas lentas y vigilia en reposo
Animales s y humanos
HIPOCAMPO
Consolidación de
la memoria
durante el sueño
y reposo
Oscilaciones de campo
de alta frecuencia
“ripples”
(80 hasta 200 Hz)
Plasticidad
sináptica en la
red hipocampal
ÁREAS
NEOCORTICALES
(Corteza rinal)
Células piramidales
reconocen la actividad previa
realizada en vigilia
de manera comprimida temporalmente
Reactivación de patrones de disparo en
Breve tiempo
Girardeau G y Zugaro M. 2011
Axmacher N. y col., 2008
Axmacher N. y col., 2008
Carbenoxolona
bloqueador de las UCs (sinapsis eléctricas)
Desacelera la realización del aprendizaje en ratas
Prueba de memoria espacial
Requiere integridad del hipocampo
Hosseinzadeh H y col. 2005
HIPOCAMPO
CONSOLIDACIÓN
Redes Neuronales
Sinapsis Eléctricas
Actividad “ripples”
Memoria corto plazo
Memoria largo plazo
CORTEZA
CEREBRAL
Líneas de investigación:
1.Hiperexcitabilidad del Sistema nervioso
2.Neurotransmisión química y eléctrica
Dra. Laura Guadalupe Medina Ceja
Laboratorio de Neurofisiología y Neuroquímica
lmedina@cucba.udg.mx, lmedinaceja@yahoo.com
Tel. +33 37771191 ext. 33201
•
Realizó Maestría en Investigación Biomédica Básica y
Doctorado en Ciencias Biomédicas en el Instituto de Fisiología
Celular de la UNAM.
•
Realizó un Postdoctorado en el Departamento de Neurología
de la Escuela de Medicina David Geffen de la Universidad de
California en Los Ángeles (UCLA).
•
Profesor perfil Promep y miembro del SNI.
•
Pertenece al Cuerpo Académico Consolidado
Neurobiología Celular y Molecular (UDG-CA-566).
de
Intereses de Investigación:
1. Los mecanismos básicos de generación y mantenimiento de la actividad epiléptica a través del
estudio de las oscilaciones de alta frecuencia (250 a 500 Hz) denominadas en inglés fast ripples (FRs).
La importancia del estudio de las FRs se basa en el hecho de que es una actividad interictal patológica que se presenta
antes y durante las crisis espontáneas-recurrentes en el hipocampo y la corteza entorrinal en modelos animales como
en pacientes con Epilepsia del Lóbulo Temporal (ELT). Además, las FRs son consideradas como marcadores de posibles
sitios de generación de focos epilépticos y una actividad interictal patológica que causa las crisis epilépticas y el
mecanismo neuronal responsable de la ELT.
2. Determinar el papel que tienen los transportadores de los principales neurotransmisores,
glutamato y GABA, en la iniciación y desarrollo de la actividad convulsiva en modelos animales agudos
y crónicos. El estudio se lleva a cabo en regiones cerebrales de gran relevancia para la epileptogenésis, como son el
giro dentado y el hipocampo.
3. La estandarización e innovación de técnicas como el inmunoensayo por fluorescencia o
quimioluminiscencia para la determinación cuantitativa y específica de proteínas de bajo peso
molecular que sean de interés para la investigación biomédica. En este estudio, se considera trabajar con
proteínas denominadas Conexinas (Cx) que se localizan en los conexones de las uniones comunicantes, que son el
correlato funcional de las sinapsis eléctricas y su participación en la epileptogénesis del hipocampo.
4. Modelación de redes neuronales y simulación de oscilaciones de alta frecuencia. La utilización
de redes neuronales computacionales abre las posibilidades para conocer las características fundamentales
electrofisiológicas para la generación de las FRs.
Proyectos:
1. MODULACIÓN SINÁPTICA QUÍMICA Y ELÉCTRICA DE LAS OSCILACIONES DE ALTA FRECUENCIA (250-500 HZ)
QUE PARTICIPAN EN LA EPILEPTOGÉNESIS DEL HIPOCAMPO (Apoyado por CONACYT-Ciencia Básica, 106179).
2. EVALUACION DE LA EXPRESIÓN DE LOS TRANSPORTADORES DE NEUROTRANSMISORES COMO UNA HERRAMIENTA
PARA EL ESTUDIO DE LAS SINÁPSIS QUÍMICAS DEL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL: SU APLICACIÓN EN PROCESOS
PATOLÓGICOS COMO LA EPILEPSIA (Apoyado por COECYTJAL-U. de G. 489 y CONACYT-Apoyo complementario 117773).
3.
INNOVACIÓN AL MÉTODO DE INMUNOENSAYO PARA LA DETERMINACION DE PROTEINAS DE BAJO PESO
MOLECULAR Y SU APLICACIÓN EN LA INVESTIGACIÓN BIOMÉDICA (Apoyado por COECYTJAL-U. de G. 558).
Algunas Publicaciones:
•Differential effects of trimethylamine
and quinine on seizures induced by 4aminopyridine administration in the
entorhinal cortex of vigilant rats.
Laura Medina-Ceja , Consuelo
Ventura-Mejía. Seizure 19 (2010)
507–513.
•Antiepileptic effect of carbenoxolone
on seizures induced by 4aminopyridine: a study in the rat
hippocampus and entorhinal cortex.
Laura Medina-Ceja, Antonio CorderoRomero, Alberto Morales-Villagrán.
Brain Research 1187 (2008) 74-81.
•Structural and functional
characteristics of glutamate
transporters: how they are related to
epilepsy and oxidative stress. L.
Medina-Ceja a, H. Guerrero-Cazares,
A. Canales-Aguirre, A. MoralesVillagrán, A. Feria-Velasco. Revista de
Neurología 45 (2007) 341-352.
Gracias por su atención
LA MUJER EN LA CIENCIA:
CAPACIDAD
INTEGRACIÓN
DESARROLLO
DISCIPLINA
ORDEN Y SECUENCIA
FLEXIBILIDAD
RESPONSABILIDAD
TRABAJO
INTUICIÓN
LINGÜÍSTICA
ESCRITURA
DEDICACIÓN
CONSTANCIA
BUSQUEDA
INCONFORMIDAD
DECISIÓN
EMPEÑO
Agnodice.- Ateniense 300 A.C.
María la Judía.- Alejandrina (siglo II)
Hypatía.- Griega (siglo VI)
Trotula.- Italiana (¿ – 1097)
Hildegarda de Bingen.- Alemana (1098–1179)
Emilie du Chatelet.- Francesa 1706 – 1749
James Miranda Stuart Barry.- Inglesa 1795 – 1865
Ada Augusta Lovelace.- Inglesa (1815-1852)
Sofía Kovalevski.- Rusa (1850 – 1891)
Paulina Luisi.- Uruguaya (1865-1949)
Filomena Francisco.- Filipina (1886-1949)
Mileva Maric.- Yugoslava 1875 – 1948
Margaret Mead.- Norteamericana . 1901 – 1978
Rebeca Gerschman.- 1903 – 1986 - Fisióloga y bióloga
Eugenia Sacerdote de Lustig.- (1910) Química y bióloga.
Rita Levi-Montalcini.- Italiana