GANGLIOS BASALES.

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1 GANGLIOS BASALES

2 Las conexiones de los ganglios basales forman un circuito que viene de la corteza y vuelve a la corteza, pasando por el tálamo corteza estriado tálamo Globo pálido medial n. subtalámico Globo pálido lateral Médula espinal

3 En los ganglios basales hay dos circuitos principales
excitación inhibición corteza dopamina acetilcolina estriado tálamo Globo pálido medial (SN reticular) SN compacta Globo pálido lateral n. subtalámico

4 Las sinapsis excitadoras mantienen el sentido de la estimulación
excitación inhibición

5 Las sinapsis excitadoras mantienen el sentido de la estimulación
excitación inhibición

6 Las sinapsis inhibidoras invierten el sentido de la estimulación
excitación inhibición

7 Las sinapsis inhibidoras invierten el sentido de la estimulación
excitación inhibición

8 El efecto final depende de cuantas sinapsis excitadoras e inhibidoras haya en la cadena
actividad

9 Produce activación de la corteza
VÍA DIRECTA Produce activación de la corteza corteza estriado tálamo Globo pálido medial (SN reticular) SN compacta excitación Globo pálido lateral inhibición n. subtalámico

10 Produce inhibición de la corteza
VÍA INDIRECTA Produce inhibición de la corteza corteza estriado tálamo Globo pálido medial (SN reticular) SN compacta excitación Globo pálido lateral inhibición n. subtalámico

11 Actúa en la vía directa y en la indirecta
VÍA DOPAMINÉRGICA Actúa en la vía directa y en la indirecta corteza estriado tálamo Globo pálido medial (SN reticular) SN compacta excitación Globo pálido lateral inhibición n. subtalámico dopamina

12 Activa la vía directa y estimula a la corteza
VÍA DOPAMINÉRGICA Activa la vía directa y estimula a la corteza corteza estriado tálamo D1 estimuladores Globo pálido medial (SN reticular) SN compacta excitación Globo pálido lateral inhibición n. subtalámico dopamina

13 Inhibe la vía indirecta y estimula a la corteza
VÍA DOPAMINÉRGICA Inhibe la vía indirecta y estimula a la corteza corteza estriado tálamo Globo pálido medial (SN reticular) D2 SN compacta excitación inhibidores Globo pálido lateral inhibición n. subtalámico dopamina

14 INTERNEURONAS COLINÉRGICAS Actúan en la vía directa y en la indirecta
corteza estriado tálamo Globo pálido medial (SN reticular) SN compacta excitación Globo pálido lateral inhibición n. subtalámico acetilcolina

15 INTERNEURONAS COLINÉRGICAS
Inhiben la vía directa e inhiben a la corteza corteza estriado tálamo inhibidores M4 Globo pálido medial (SN reticular) SN compacta excitación Globo pálido lateral inhibición n. subtalámico acetilcolina

16 INTERNEURONAS COLINÉRGICAS
Activan a la vía indirecta e inhiben a la corteza corteza estriado tálamo Globo pálido medial (SN reticular) M1 estimuladores SN compacta excitación Globo pálido lateral inhibición n. subtalámico acetilcolina

17 RESUMEN DE LOS EFECTOS:
La vía directa estimula a la corteza La vía indirecta inhibe a la corteza La vía dopaminérgica de la S. negra compacta resulta en estimulación de la corteza La acetilcolina de las interneuronas resulta en inhibición de la corteza

18 El circuito existe en varias vías paralelas
CIRCUITO MOTOR CIRCUITO EJECUTIVO CIRCUITO LÍMBICO Dorsolateral prefrontal (Áreas 9 y 10) Corteza motora Cingular anterior y orbitofrontal CORTEZA Cabeza del caudado Caudado ventromedial y estriado ventral ESTRIADO putamen Globo pálido medial (lateralmente) Globo pálido medial y SN reticular (dorsomedial) GP INTERNO Y SN RETICULAR Globo pálido (ventral) N. Ventral anterior y dorsomedial TÁLAMO N. Ventral lateral N. dorsomedial

19 GP INTERNO Y SN RETICULAR
Dentro de cada circuito existen muchas vías paralelas CIRCUITO MOTOR CIRCUITO EJECUTIVO CIRCUITO LÍMBICO CORTEZA ESTRIADO GP INTERNO Y SN RETICULAR TÁLAMO

20 GP INTERNO Y SN RETICULAR
Dentro del circuito motor cada vía corresponde a un movimiento distinto CIRCUITO MOTOR CORTEZA ESTRIADO GP INTERNO Y SN RETICULAR TÁLAMO

21 En una situación en que hay varios movimientos posibles hay que seleccionar uno dependiendo del contexto

22 El circuito selecciona un movimiento de los varios posibles
CIRCUITO MOTOR estriado tálamo Corteza motora Globo pálido lateral Globo pálido medial Médula espinal EJECUCIÓN n. subtalámico dopamina SN compacta

23 El circuito selecciona la respuesta más activa y bloquea las demás
Corteza cerebral Repuestas posibles Ganglios basales Repuesta más activa

24 El circuito ejecutivo seleccionaría una decisión o plan de acción entre varios posibles
Corteza motora Corteza prefrontal EJECUCIÓN tálamo CIRCUITO EJECUTIVO estriado Médula espinal Globo pálido lateral Globo pálido medial n. subtalámico SN compacta

25 OBJETIVO estímulo acción recompensa HÁBITO estímulo acción
Al principio, el comportamiento se realiza para conseguir un objetivo, pero con la repetición se convierte en un hábito OBJETIVO estímulo acción recompensa HÁBITO estímulo acción

26 El estriado se activa cuando tiene que tomar la decisión
Al principio el estriado se activa para establecer el programa motor, y luego para activar ese programa y evaluar el resultado Un tono alto o bajo indica si tiene que girar a la derecha o la izquierda AL PRINCIPIO El estriado se activa cuando tiene que tomar la decisión TRAS MUCHOS ENSAYOS El estriado se activa oír el tono para activar el programa motor adecuado

27 Durante el establecimiento del hábito cambia del circuito ejecutivo al sensoriomotor
Dorsolateral prefrontal (Áreas 9 y 10) Cabeza del caudado Globo pálido medial y SN reticular (dorsomedial) N. Ventral anterior y dorsomedial CIRCUITO EJECUTIVO (acción-resultado) Corteza motora putamen Globo pálido medial (lateralmente) N. Ventral lateral CIRCUITO MOTOR (estímulo-respuesta) ESTABLECIMIENTO DEL HÁBITO dopamina dopamina

28 ¿Y cómo se relaciona todo esto con el cerebelo?

29 Al igual que los ganglios basales, el cerebrocerebelo tiene conexiones recíprocas con la corteza cerebral a través del tálamo Corteza dentado

30 estimulador inhibidor
Y en el cerebrocerebelo también hay un circuito estimulador y otro inhibidor con la corteza dentado Corteza dentado Corteza Cerebro cerebelo estimulador inhibidor

31 Cada área de la corteza, junto con los ganglios basales y el cerebrocerebelo formaría un módulo de procesamiento distribuido (DPM) Modelo de Houk & Wise Ganglios basales Corteza cerebral Cerebelo James C. Houk Agents of the mindBiol Cybern (2005) 92: 427–437

32 Formación del programa
Cada área de la corteza, junto con los ganglios basales y el cerebrocerebelo formaría un módulo de procesamiento distribuido (DPM) activación inhibición ENTRADA Corteza cerebral Ganglios basales Cerebelo núcleo corteza Formación del programa clasificación selección amplificación refinado Los ganglios basales seleccionan entre los programas motores de la corteza El cerebrocerebelo amplifica y refina los programas ERROR RECOMPENSA SALIDA JC. Houk Agents of the mindBiol Cybern (2005) 92: 427–437 J.C Houk, C Bastianen, D Fansler, A Fishbach, D Fraser, P.J Reber, S.A Roy, L.S Simo Action selection and refinement in subcortical loops through basal ganglia and cerebellum Phil. Trans. R. Soc. B (2007) 362, 1573–1583

33 APRENDIZAJE REFORZADO Formación del programa
Los ganglios basales mediarían el aprendizaje reforzado activación inhibición ENTRADA APRENDIZAJE REFORZADO Corteza cerebral Ganglios basales Cerebelo núcleo corteza Formación del programa clasificación selección amplificación refinado Los ganglios basales seleccionan entre los programas motores de la corteza El cerebrocerebelo amplifica y refina los programas ERROR RECOMPENSA SALIDA JC. Houk Agents of the mindBiol Cybern (2005) 92: 427–437 J.C Houk, C Bastianen, D Fansler, A Fishbach, D Fraser, P.J Reber, S.A Roy, L.S Simo Action selection and refinement in subcortical loops through basal ganglia and cerebellum Phil. Trans. R. Soc. B (2007) 362, 1573–1583

34 APRENDIZAJE SUPERVISADO Formación del programa
El cerebelo mediaría el aprendizaje supervisado mediante la retroalimentación de las fibras trepadoras activación inhibición ENTRADA APRENDIZAJE SUPERVISADO Corteza cerebral Ganglios basales Cerebelo núcleo corteza Formación del programa clasificación selección amplificación refinado Los ganglios basales seleccionan entre los programas motores de la corteza El cerebrocerebelo amplifica y refina los programas ERROR RECOMPENSA SALIDA JC. Houk Agents of the mindBiol Cybern (2005) 92: 427–437 J.C Houk, C Bastianen, D Fansler, A Fishbach, D Fraser, P.J Reber, S.A Roy, L.S Simo Action selection and refinement in subcortical loops through basal ganglia and cerebellum Phil. Trans. R. Soc. B (2007) 362, 1573–1583

35 La enfermedad de Parkinson o parálisis agitante fue descrita por James Parkinson en 1817
( ) "Involuntary tremulous motion, with lessened muscular power, in parts not in action and even when supported; with a propensity to bend the trunk forwards, and to pass from a walking to a running pace; the senses and intellect being uninjured”

36 Acinesia o bradicinesia (disminución de los movimientos voluntarios)
La enfermedad de Parkinson presenta tres síntomas característicos Acinesia o bradicinesia (disminución de los movimientos voluntarios) Rigidez Temblor

37 En la enfermedad de Parkinson está lesionada la sustancia negra compacta y disminuye la liberación de dopamina Sustancia negra Normal Parkinson Dopamina Normal Parkinson

38 En la enfermedad de Parkinson la lesión de la vía dopaminérgica produce acinesia
CIRCUITO MOTOR estriado tálamo Corteza motora Globo pálido lateral Globo pálido medial Médula espinal Médula espinal n. subtalámico SN compacta

39 En la enfermedad de Parkinson hay temblor de reposo
Disminuye con los movimientos

40 Nactividad en el globo pálido medial
El temblor parece originarse en el globo pálido lateral y núcleo subtalámico n. subtalámico tálamo Globo pálido lateral CONTROL Nactividad en el globo pálido medial GPL inactivado GABA Deinactivación de canales de CaT Umbral de canales de NaV canales de Ih n. ST inactivado Tachibana, Y., Iwamuro, H., Kita, H., Takada, M. and Nambu, A. (2011), Subthalamo-pallidal interactions underlying parkinsonian neuronal oscillations in the primate basal ganglia. European Journal of Neuroscience, 34: 1470–1484 Y Park, J Kim and  D Kim The potential roles of T-type Ca2+ channels in motor coordination Front. Neural Circuits, 2013

41 En la enfermedad de Parkinson hay rigidez
Rigidez cérea o “en tubo de plomo” medular cortical Respuesta reprogramada Carga añadida Se potencia el reflejo de estiramiento cortical

42 Presenta alteraciones típicas en la marcha
MARCHA PARKINSONIANA Dificultad para detenerse y girar flexionado No balancea los brazos Tiende a ir cada vez más deprisa (festinación) Levanta poco el pie Pasos pequeños

43 (nervios periféricos)
Tipos de alteraciones en la marcha Espástica Tabética Cerebelosa Parkinsoniana Estepaje (nervios periféricos)

44 Aunque inicialmente se pensó que era una enfermedad puramente motora, también presenta alteraciones cognitivas y emocionales Apatía, falta de atención y concentración, desmemoria Alucinaciones visuales, delusiones, fenómenos psicóticos Ansiedad, depresión Demencia

45 En el Wisconsin Card Sorting Test (WCST) el sujeto debe descubrir la regla según la cual tiene que clasificar las cartas Intenta clasificarlas por la figura Descubre que debe clasificarlas por el color incorrecto correcto correcto

46 Al cabo de un cierto número de jugadas se cambia la regla por la que tiene que clasificar las cartas
Ahora debe clasificarlas por el número de figuras En seguida se da cuenta y cambia de estrategia correcto correcto incorrecto

47 El paciente de Parkinson es incapaz de cambiar la estrategia (perseveración)
incorrecto incorrecto incorrecto

48 Cuando cambia el contexto es incapaz de seleccionar otro plan de acción
CIRCUITO EJECUTIVO estriado n. subtalámico tálamo Corteza prefrontal SN compacta CIRCUITO EJECUTIVO estriado n. subtalámico tálamo Corteza prefrontal SN compacta cambio del contexto

49 Se trata con levodopa (L-dopa) que es el precursor de la dopamina
SUSTANCIA NEGRA ESTRIADO dopamina L-dopa

50 A veces se usan bloqueantes de la acetilcolina para complementar la levodopa
estriado tálamo Corteza motora Globo pálido lateral Globo pálido medial Médula espinal anticolinérgicos EJECUCIÓN n. subtalámico SN compacta

51 El tratamiento quirúrgico consiste en producir lesiones en el globo pálido medial o en el núcleo subtalámico, interrumpiendo la vía indirecta inhibitoria estriado tálamo Corteza motora Globo pálido lateral Globo pálido medial Médula espinal anticolinérgicos EJECUCIÓN n. subtalámico SN compacta

52 Paradójicamente, la estimulación en el globo pálido medial o en el núcleo subtalámico también mejora los síntomas

53 En el Parkinson, cambia el patrón de actividad en los ganglios basales
Normal Parkinson n. subtalámico Globo pálido medial

54 En el hemibalismo existe una lesión unilateral del núcleo subtalámico
n. subtalámico

55 En el hemibalismo se producen movimientos involuntarios

56 MOVIMIENTOS INVOLUNTARIOS
En el hemibalismo la lesión del núcleo subtalámico provoca movimientos involuntarios estriado tálamo Corteza motora Globo pálido lateral Globo pálido medial MOVIMIENTOS INVOLUNTARIOS n. subtalámico SN compacta

57 En el corea aparecen movimientos involuntarios
Hay dos formas de corea: el corea de Sydenham es reversible Thomas Sydenham ( )

58 El corea de Huntington es irreversible
George Huntington ( ) En el corea de Huntington se produce una degeneración del núcleo caudado

59 MOVIMIENTOS INVOLUNTARIOS
En el corea de Huntington la lesión del estriado provoca movimientos involuntarios estriado tálamo Corteza motora Globo pálido lateral Globo pálido medial MOVIMIENTOS INVOLUNTARIOS n. subtalámico SN compacta

60 ENFERMEDADES DEL SISTEMA EXTRAPIRAMIDAL
Disminución de los movimientos voluntarios Aumento de los movimientos involuntarios Enfermedad de Parkinson Hemibalismo Corea de Huntington S. Negra compacta N subtalámico N caudado

61 En otras enfermedades pueden estar implicados los ganglios basales
Síndrome de Gilles de la Tourette Marquesa de Dampierre merde! foutu cochon! tics coprolalia Emperador Claudio (10 a.C.–54 d.C.) Moliere (1622–1673) Zar Pedro I de Rusia ( ) Samuel Johnson (1709–1784) Wolfgang A. Mozart (1756–1791) André Malraux (1901–1976)

62 En el síndrome de Tourette hay anomalías en el circuito límbico de los ganglios basales, y mejora con antagonistas de la dopamina Áreas activadas durante tics motores y vocales en 6 pacientes con síndrome de Tourette