Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition Solomon Berg Martin Capítulo 40 Regulación neural Dr. Robert J. Mayer Universidad.

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1 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition Solomon Berg Martin Capítulo 40 Regulación neural Dr. Robert J. Mayer Universidad de Puerto Rico en Aguadilla

2 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Cefalización Simetría del cuerpo Radial Bilateral

3 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation

4 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Hydra’s nerve net

5 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Sistema nervioso radial Invertebrados simétricos Anillo nervioso y nervios que se extienden a varias partes del cuerpo Coordina movimiento

6 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation

7 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Sistemas nerviosos bilaterales Presente en organismos con simetría bilateral Las neuronas forman nervios, cordones nerviosos, ganglios y masas encefálicas llamadas cerebro Los órganos sensoriales están concentrados en el área de la cabeza = cefalización

8 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Especialización de función (neuronas aferentes, aferentes y efectores) Contactos sinápticos mas complejos además de un número mayor de interneuronas Sistemas nerviosos bilaterales

9 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Sistemas nerviosos bilaterales Capacidad para generar múltiples respuestas – Conexiones complejas entre neuronas – Los contactos sinápticos le permiten a las Planarias tener un repertorio de comportamiento mas complejo que los organismos mas simples

10 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Planarias – lombrices planas Ganglios cerebrales Dos cordones nerviosos ventrales conectados por nervios transversos

11 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Ladder-type nervous system in flatworms

12 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Anélidos y artrópodos Cordón nervioso ventral Gran cantidad de ganglios Los ganglios cerebrales de los artrópodos tienen áreas especializadas

13 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Annelid and arthropod nervous systems

14 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Cephalopoda (moluscos) Sistemas nerviosos complejos Las neuronas estan organizadas en una región central

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16 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Tendencias evolutivas Aumento en el número y concentración de células nerviosas Especialización de la función Aumento en el número de neuronas de asociación Contactos sinápticos complejos Cefalización

17 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Sistema nervioso de los vertebrados Sistema nervioso central (SNC) –Cerebro –Cordón espinal tubular dorsal Sistema nervioso periferal (SNP) –Receptores sensoriales –Nervios

18 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Desarrollo de la masa encefálica (cerebro) El cerebro y el cordón espinal se desarrollan del tubo neural La parte anterior del tubo neutral se diferencia –“Forebrain” (cerebro - parte delantera) –“Midbrain” (cerebro – parte central) –“Hindbrain” (cerebro – parte trasera)

19 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Desarrollo temprano del sistema nervioso de un vertebrado

20 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Olfactory bulb Olfactory tract Olfactory lobe Epiphysis Corpus striatum Optic lobe Cerebellum Medulla SharkCodfish

21 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Olfactory bulb Olfactory tract Epiphysis Cerebrum Diencephalon Optic lobe Cerebellum Medulla Amphibian (frog)Reptile (alligator)

22 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Bird (goose) Mammal (horse) Olfactory bulb Sulcus Cerebrum Epiphysis Optic lobe Cerebellum Medulla

23 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Section through the human brain

24 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation

25 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Pons and cerebellum Medulla

26 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation “Cerebrum” o cerebro y bulbos olfactorios Tálamo e hipotálamo Área de integración de reflejos visuales y auditorios

27 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation La médula se desarrolla en el “Myelencephalon” Centro vital (e.g. pulso, presión arterial) Otros centros de reflejos (e.g. tos, vómitos) Cuarto ventrículo (cavidad) –Se comunica con el canal central de el cordón espinal

28 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation La médula tiene paredes gruesas (“nerve tracts”) Conecta el cordón espinal con el cerebro

29 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation El “metencephalon” da origen al cerebelo (cerebellum) Tonicidad muscular Postura Equilibrio Pons –Conecta varias partes del cerebro

30 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Cerebelo Variedad de tamaños en los vertebrados El tamaño está relacionado con la complejidad muscular y del comportamiento del organismo

31 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Cerebelo Altamente desarrollado en peces óseos, aves, mamíferos, peces sin mandíbula, anfibios y reptiles Coordina la actividad muscular y mantiene el tono muscular, la postura y el equilibrio

32 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Pez Anfibio “Midbrain” Parte mas grande del cerebro de los peces y anfibios Área de asociación que integra la información sensorial y la respuesta motora

33 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Centro para la integración de los reflejos visuales y auditorios en los reptiles, aves y mamíferos “Midbrain”

34 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Olfactory bulb Olfactory tract Epiphysis Cerebrum Diencephalon Optic lobe Cerebellum Medulla Amphibian (frog)Reptile (alligator)

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36 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation “Forebrain” Se diferencia en el diencéfalo y el telencéfalo El diencéfalo se desarrolla en el tálamo e hipotálamo Tálamo – centro de integración para información motora y sensorial Se recibe información de todos los órganos sensoriales con excepción de los receptores olfactorios

37 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Hipotálamo Controla funciones autonómicas Une el sistema nervioso y el endocrino Controla temperatura, apetito, y balance de fluidos Respuesta emocional y sexual

38 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation El telencéfalo se evolucionó en el cerebro y en los bulbos olfatorios Cerebro (la parte mas anterior) Se divide en hemisferios derecho e izquierdo En los peces y anfibios, integra información sensorial

39 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation El cerebro de los vertebrados está dividido en dos hemisferios (derecho e izquierdo) Materia blanca – la mayor parte del cerebro está compuesto de este material – axonas mielinadas Materia gris – contiene los cuerpos de las células y las dendritas

40 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation La parte mas prominente de la masa encefálica La corteza cerebral está doblada en la mayoría de los mamíferos. Algunos mamíferos tienen la corteza lisa Surcos (superficiales), Fisuras (profundas) – el número de dobleces = complejidad del cerebro Cerebro

41 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation

42 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Tallo cerebral Médula Pons “Midbrain”

43 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation El cerebro humano y el cordón espinal Protegido por hueso y tres meninges –Dura mater –Arachnoid –Pia mater (adherida fuertemente al cerebro y espina dorsal) Acoginado por el fluido cerebro-espinal (CSF) Amortiguador de golpes y sacudidas Medio de intercambio de nutrientes y desperdicios entre la sangre y el cerebro

44 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Dural sinus (superior sagittal sinus) Skin of scalp Skull Dura mater Arachnoid Subarachnoid space Pia mater Cortex of brain

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46 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Estructura de las espina dorsal Materia blanca – axonas mielinadas, tractos o “pathways” Materia gris – Cuerpos de las células, dendritas, axonas mielinadas y células gliales

47 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Cordón espinal (base del cerebro hasta la segunda vertebra lumbar) Transmite impulsos hacia y desde el cerebro Controla las acciones de reflejos La materia griz contiene “núcleos” que sirven como centros de reflejos Cordón espinal

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49 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation (continued)

50 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Tractos ascendentes Transmiten información hacia el cerebro (dolor y información sensorial de la piel) Tractos descendentes Transmiten información desde el cerebro a las neuronas motoras “Tracts” o “pathways”

51 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Acción de reflejo – Respuesta motora involuntaria a un estímulo

52 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Reflejo de retiro (“withdrawal reflex) El cordón espinal también controla actividades de reflejo Receptores sensoriales Neuronas receptoras Interneuronas Neuronas motoras Efectores

53 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Receptor Sensory neuron Nerve cell body of sensory neuron Synapse between sensory and interneuron Interneuron Nerve cell body of motor neuron Muscle 1 2 3 4 5

54 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Después de un reflejo, un mensaje es enviado por la espina dorsal hacia las áreas de la consciencia del cerebro

55 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation La corteza cerebral = dos hemisferios divididos en: Áreas sensoriales –Recibe información sensorial Áreas motoras –Controla movimientos voluntarios

56 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Frontal lobe Premotor area Primary motor area Central sulcus General sensory area Visual association area Auditory area Auditory association area Primary visual area Broca’s speech area

57 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Area de la corteza cerebral que controla cada parte del cuerpo

58 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Áreas de asociación – Unen áreas sensoriales y motoras – Aprendizaje – Lenguaje – Pensamientos – Juicio

59 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Human brain

60 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation El cerebro consiste de lóbulos Lóbulos frontales (Áreas motoras y de asociación control de músculos esqueletales) Lóbulos parietales Lóbulos temporales Lóbulos occipitales Divididos por el surco central Audición Centros visuales Principal área sensorial (calor, frío, tacto y presión en la piel)

61 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Human brain

62 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Frontal lobe Premotor area Primary motor area Central sulcus General sensory area Visual association area Auditory area Auditory association area Primary visual area Broca’s speech area

63 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Materia blanca del cerebro Localizada debajo de la corteza cerebral Cuerpo calloso –Banda extensa de materia blanca –Une al hemisferio derecho y el izquierdo

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66 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Ganglios basales –Grupo de nucleos (materia gris) dentro de la materia blanca –Centros importantes de función motora – coordinación de movimiento –Envian señales a la “substantia nigra” en el “mid brain” y a su vez reciben información de esta área –S.N. posee neuronas que envian información al tálamo y a la corteza motora ademas de que secretan GABA.

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69 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Electroencefalograma – forma de medir la actividad eléctrica del cerebro

70 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Patrón de sueño y consciencia Regulado por el hipotálamo y el tallo del cerebro (“brain stem”)

71 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Ondas alfa (ojos cerrados) Estado relajado Actividad continua Generado por las areas visuales – lóbulos occipitales Ondas beta (ojos abiertos) Aumento en actividad mental

72 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Ondas theta y delta (sueño) Frecuencia baja Mayor amplitud Sueño no REM

73 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation EEGs showing electrical activity in the brain

74 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Sueño – estado en el cual la corteza cerebral tiene bien poca actividad Sueño no-REM - La actividad de la corteza cerebral es lenta El metabolismo es reducido Sueño REM (rapid eye movement) Sueños

75 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation NO REM

76 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Suprachiasmatic nucleus Pricipal reloj biológico Recibe informacion sobre la luz y la oscuridad La transmite a otros nucleos que regulan el sueño

77 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Sistema límbico (varias partes del cerebro) Aspectos emocionales del comportamiento Motivación Comportamiento sexual Respuestas autonómicas Ritmos biológicos

78 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation

79 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Funciona en la formación y retiro de memorias verbales y emocionales Hipocampo

80 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Memoria Envuelve muchas partes del cerebro

81 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Amygdala – evalua los aspectos emocionales de las experiencias y cuando percibe una amenaza anuncia peligro

82 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Aprendizaje Adquisición de información como resultado de una experiencia Memoria La información es codificada, almacenada y retirada

83 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Memoria implícita Memoria inconsciente para destrezas motoras y perceptuales Memoria explícita Memoria factual de personas, lugares y objetos (consciente) Aprendizaje – proceso mediante el cual se adquiere información como resultado de la experiencia

84 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation “Short-term memory” (reverberación) Puedes retirar información durante unos minutos La información puede ser transferida a la memoria de largo plazo (“long term”)

85 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Plasticidad sináptica La habilidad del sistema nervioso para modificar las sinapsis durante el aprendizaje y la memoria Almacenaje de memoria de largo plazo Activación de genes Cambios funcionales a largo plazo en la sinapsis

86 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Potencial a largo plazo (LTP) Aumento de sensitividad a un potencial de acción en una neurona postsináptica Depresión a largo plazo (LTD) Disminución a largo plazo en la fuerza de una conección sináptica

87 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Sistema nervioso periferal División somática Responde a cambios en el ambiente externo Nervios craneales – 12 pares que se originan en el cerebro Nervios espinales – 31 pares que se originan del cordón espinal División autónoma Regula las actividades internas del cuerpo (homeostasis)

88 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Gray matter White matter Dorsal root Spinal ganglion Dorsal branch Spinal nerve Ventral branch Ventral root Autonomic branch Nervios espinales (raiz dorsal – fibras aferentes – de neuronas sensoriales al cordón espinal) (raiz ventral – fibras eferentes – del cordon nervioso a los músculos y glándulas)

89 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation División autónoma del sistema nervioso periferal Sistema simpátetico Permite al cuerpo responder a situaciones estresantes Sistema parasimpatético Causa que los órganos conserven y restauren la energía perdida Tienen efectos contrarios

90 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Nervios simpatéticos y parasimpatéticos Enervan muchos órganos Funcionan de forma agonística –El sistema simpatético aumenta el ritmo del corazón –El sistema parasimpatético disminuye el pulso Liberan diferentes neurotransmisores

91 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation Dual innervation of the heart and stomach (simpatético)

92 Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh EditionCHAPTER 40 Neural Regulation