Existen claves químicas que guían a los axones en su desarrollo plan motor

Experimentos de psicología comportamental: Animales que crecieron en la oscuridad: ciegos Chicos operados de cataratas a los 8 años: ciegos. Adultos operados de cataratas (desarrolladas tardíamente): videntes.

Alteración del desarrollo de columnas de dominancia ocular, en monos Hubel & Wiesel, 1977 Selectividad a orientación inalterada. El ojo ocluído es comportamentalmente ciego.

En el CGL siguen habiendo células que responden al ojo deprivado. Se desarrollan las bandas de los dos ojos. Fisiológicamente las células responden normalmente. Anatómicamente están deformadas: son más pequeñas que las normales, en un factor 2/3. pálidas

Existencia de un período crítico

Se puede lograr una reversión del efecto, si se abre el ojo ocluído y se sutura el otro (dentro del período crítico). No se revierte el efecto fuera del período crítico. No se revierte el efecto si se abre el ojo ocluído, y ambos ojos quedan abiertos. Se abren los 2 ojos, luego de ocluir el izquierdo. Se ocluye el izquierdo, y luego se abre el izquierdo y ocluye el derecho. Oclusión tardía del derecho.

Alteración del desarrollo de columnas de dominancia ocular: deprivación monocular

Las columnas de dominancia ocular no se desarrollan si se suturan ambos ojos.

Las columnas de dominancia ocular se desarrollan in utero y se agudizan durante el desarrollo.

Alteración del desarrollo de columnas de dominancia ocular

Wiesel, 1982

Desarrollo de las columnas de dominancia ocular

Morfología de las neuronas geniculocorticales Antonini& Stryker, 1993

Dependencia del efecto con el tiempo al que se realiza la sutura

Pacientes estrábicos no desarrollan neuronas binoculares.

Las columnas de dominancia ocular no se desarrollan, si se bloquea la actividad espontánea de las células ganglionares de la retina durante el desarrollo. Tampoco se desarrollan si se estimulan sincrónicamente los dos nervios ópticos. Se desarrollan sin células binoculares (como en los pacientes estrábicos) si se estimulan alternadamente ambos nervios ópticos.

La retina genera ondas espontáneas de actividad en el período intrauterino (cuando los fotorreceptores aún no funcionan). Meister et al, 1991

Potenciación y depresión de sinapsis

Blakemore, Cooper, Nature 1970

Entrenamiento: 135° Entrenamiento: 0°Entrenamiento: normal Sengpiel et al., Nature Neuroscience 1999

Neuronas corticales separadas menos de 300  m tienen 5.6 ± 3 toques (con o sin sinapsis) Kalisman et al, PNAS, 2005

Plasticidad en los colículos superiores Knudsen et al, 1999

Organización topográfica de la corteza

El homúnculo motor

Características de la representación del mundo sensorial / motor que queremos modelar: El sistema nervioso utiliza mapas continuos (= topográficos). Los estímulos más frecuentes son los más representados. Si se modifica la frecuencia de estímulos, se distorsiona el mapa. Existen fenómenos de interferencia.

Modelo de Linsker (1986) fotorreceptores representación de la secuencia bipolares ganglionares LGN V1 V2...

Representación 2D

capa i columna j neurona ij sinapsis entre las neuronas (i - 1, j + 1) (i, j)

Aprendizaje  w (i-1, k)(i,j) =  (v ij v i-1,k +  v i-1,k +  v ij +  ) Neuronas lineales: v i,j =  i,j +  w (i-1, k)(i,j) v i-1, k k i j w (ij)(kl) satura en valores w max y w min w max w min 0

ruido blanco w max w min 0 Pesos sinápticos saturados Suma de la actividad en el campo receptivo Entrenamiento de la primera serie de pesos sinápticos

ruido blanco w max w min 0 Pesos sinápticos concéntricos Grado de contraste circular en el campo receptivo Entrenamiento de la segunda serie de pesos sinápticos

ruido blanco w max w min 0 Pesos sinápticos concéntricos Grado de contraste circular en el campo receptivo Entrenamiento de la tercera serie de pesos sinápticos

w max w min 0 Pesos sinápticos elongados Grado de contraste elongado en el campo receptivo Entrenamiento de la quinta serie de pesos sinápticos

Pregunta para pensar: ¿Por qué se desarrollan los campos receptivos concéntricos y elongados en el modelo de Linsker?