Tres diferentes vistas del cerebro humano. Algunos tipos de neuronas del cerebro de los mamíferos

Transcripción

1 IDEAS BÁSICAS DE FISIOLOGÍA SOOGÍ Y PSICOFÍSICA SENSORIAL (2) Tres diferentes vistas del cerebro humano 1 2 SOME FACTS TO REMEMBER ABOUT THE NEURAL SYSTEM IN LIVING BODIES (1) 1.- Within a cubic millimeter of cortical tissue, there are approximately 10 5 neurons and about 10 9 synapses (most of them located within cortex). 2.- There are almost always feedback connections between brain areas, at least as rich in number as the feedforward connections. 3.- There is specialization of function in different regions of nervous system. 4.- The effect of an individual synaptic input on a postsynaptic cell is weak, amounting to 1% - 5% of the firing threshold. 5.- Different neuron types have different characteristic spontaneous rates, ranging from a few spikes per second to about 50 spikes per second. 6.- The brain appears to be highly parallel in that there are many parallel streams of input for a given function. 3 SOME FACTS TO REMEMBER ABOUT THE NEURAL SYSTEM IN LIVING BODIES (2) 7.- The output of a neuron is discrete, either it spikes or it does not. 8.- Different types of neurons have different firing patterns. The ionic conductances of some cells, for example in the brain stem, endow those cells with oscillatory properties. 9.- Most of the data available on local networks are based on single-unit recording and to achieve a deeper understanding of the principles governing networks, it will be necessary to monitor a large population of neurons Same facts than above apply to a theoretical interpretation of collective neural behaviors. 11.-At a high level, in the human brain many cells cooperate in a purposeful manner to produce perception, thinking, speech, writing and many other phenomena. In all these cases, new qualities emerge at a macroscopic level, qualities that are absent at the microscopic level of the individual 4 Algunos tipos de neuronas del cerebro de los mamíferos Comportamiento de las neuronas frentes a distintos tipos de intensidad del estímulo 5 6

2 Variación de la respuesta a lo largo del cuerpo de la neurona LA RETINA Y EL CORTEX VISUAL COMO PARTES MÁS ACCESIBLES DEL CEREBRO 7 8 Ramón y Cajal jugando al ajedrez, en 1898, en Miraflores de la Sierra Structure and connections of cells in the mammalian retina drawn by Ramón y Cajal. The photoreceptors connect to bipolar cells; these in turn connect to (Madrid) ganglion cells, whose axons constitute the optic nerve. Horizontal cells and amacrine cells make connections that are predominantly horizontal Dibujo de Cajal de la sección transversal de las células de la retina, mostrando los fotorreceptores, las longitudinales, las horizontales, las amacrinas y las ganglionares. Neuronal elements of the hippocampal formation. Labeled areas include the subiculum, part of the enthorthinal cortex, the dentate gyrus and regions CA1 to CA4 (Modified from Cajal, 1911) 11 12

3 Localización de las regiones cerebrales relacionadas con la visión y camino seguido por las señales ópticas Principales áreas del cortex visual en el cerebro de los primates (representadas con diferentes colores) Imagen desplegada del cortex del mono (a) y dos vistas del mismo sin desplegar, de la parte derecha vista desde fuera (b) y un corte de la misma (c). En la imagen desplegada, las partes sombreadas representan las zonas que quedan ocultas y las líneas de trazos, los surcos de la superficie. El área que aparece separada se corresponde con la primera área visual V1. (b) (a) (c) Camino de las señales sensoriales visuales desde la retina a las células corticales Imagen desplegada del cortex del mono en la que se representan las diferentes áreas corticales de la parte derecha. Las correspondientes a la visión aparecen sombreadas. El principal flujo de información se produce de V1 hacia las áreas de la derecha, especialmente las de la parte superior derecha Target-shaped stimulus centered on a macaque monkey s right visual field LeVay s reconstruction of the ocular-dominance columns in the area 17 Distribución de las neuronas excitadas en el cortex como respuesta a la forma de una señal de STOP (Hubel and Wiesel, Premio Nobel, 1981) 17 18

4 Principales conexiones entre las diferentes áreas del cortex visual. Cada línea representa un elevado número de axones en ambas direcciones. RGC: Retinal Ganglion Cells LGN: parte del tálamo HC: hipocampo General scheme of the different pathways at the visual cortex Responses to faces in inferotemporal cortex (a) The location of area IT in the inferior temporal lobe (b) Responses of a face cell. The histograms show the response of a neuron (spikes/sec) in monkey inferotemporal cortex to different views of a monkey's head. The horizontal bar under each histogram indicates when the stimulus was present. Caminos seguidos por los diferentes tipos de estímulos a lo largo del cortex visual PRIMERAS CONCLUSIONES: 1. TRANSPORTE MASIVO DE INFORMACIÓN 2. PROFUSIÓN DE REALIMENTACIONES E INTERACCIONES MUTUAS 3. LOCALIZACIÓN CONCRETA DE CADA ASPECTO CARACTERÍSTICO DE LA IMAGEN 4. PROCESADO CENTRALIZADO DE LA INFORMACIÓN METÁFORAS FOTÓNICAS: 1. TRANSMISIÓN DWDM Activity of an STP neuron that responded better to faces than to other stimuli tested. 2. CONMUTACIÓN POR ENCAMINADO DE λ s 3. REDES ÓPTICAS 23 24

5 INFLUENCIA DE LOS AGENTES EXTERNOS SOBRE LAS RESPUESTAS NEURONALES Espectro de potencia antes del estímulo Espectro de potencia después del estímulo Bloqueo de frecuencias de la banda Alfa en el cortex auditivo Espectro de potencia antes del estímulo Espectro de potencia después del estímulo Bloqueo de frecuencias en el Colículo Inferior durante el estado de alerta 27