Desarrollo evolutivo del cerebro del ser humano (Homo sapiens) de feto a adulto

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE SINALOA

Escuela de Biología

Desarrollo evolutivo del cerebro del ser  humano (Homo sapiens) de feto a adulto.

Evolutionary development of the human brain (Homo sapiens) from fetus to adult.

METODOLOGIA CIENTIFICA II

PROYECTO DE INVESTIGACION

Karina Isabel Valdez Cárdenas 

Profesora:

MC. Irma Romelia Sánchez Mendoza

Culiacán, Sinaloa a 7 de Julio 2015

Desarrollo evolutivo del cerebro del ser  humano (Homo sapiens) de feto a adulto.

Karina Isabel Valdez Cárdenas 

Resumen

El desarrollo típico del cerebro del ser humano (Homo sapiens) es la consecuencia global de las interacciones entre la programación genética, epigenética y los factores ambientales (por ejemplo, los estímulos externos, maternales, nutricionales o factores médicos). La actividad neuronal, incluyendo las conexiones entre el tálamo y la corteza, puede contribuir a los procesos de desarrollo que generan áreas corticales, su desarrollo comienza a pocas semanas de la concepción y continúa a través del período de la adolescencia hasta la edad adulta. La arquitectura básica se monta durante los dos primeros trimestres de vida fetal, los cambios en la conectividad y la función neuronal se producen en el último trimestre y continúan después del nacimiento hasta la edad adulta. La resonancia magnética funcional (fMRI) es una técnica no invasiva con alta resolución espacial que permite la visualización de las estructuras corticales y subcorticales implicadas en la respuesta a un estímulo. Localiza un proceso cognitivo, un mecanismo motor o perceptivo a modo de frenología moderna.  El objetivo de este trabajo es evaluar  el desarrollo cerebral del ser humano (Homo sapiens) con un enfoque cognitivo de un número determinado de personas de diferentes edades y sexo  de la ciudad de Culiacán Sinaloa. Se realizará resonancia magnética funcional (fMRI) para evaluar la viabilidad de la medición de la activación cerebral a una serie de estímulos visuales y  mecánicos aplicados a la piel de los participantes. Se estudiaran 10 fetos, 10 recién nacidos, 10 adolescentes de 12 años de edad 5 mujeres y 5 hombres, 10 jóvenes adultos de 30 años de edad 5 mujeres y 5 hombres, 10 adultos mayores de 65 años de edad 5 mujeres y 5 hombres durante 1 año. La activación cerebral se medirá en respuesta a diferentes estímulos visuales como imágenes (para los adolescentes, jóvenes adultos y los adultos mayores), von Frey pelo (VFH) estimulación puntiforme y, la estimulación de la superficie plantar del pie (para los bebés).  El análisis de todo el cerebro inicial será seguido por la región de análisis del interés de áreas (ROI). La estimación del volumen subcortical de las regiones de interés (ROI) se realizará con el FreeSurfer imagen Analysis Suite v 5.1.0 utilizando un procedimiento de segmentación automatizado del programa, que es un programa de software  validado y  documentado que está disponible gratuitamente para su descarga en línea (http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/).

Palabras Clave: Evolutivo/Evolutionary, Desarrollo/Development, Cognición/Cognition, Humano/Human (Homo Sapiens), Cerebro/Brain,  Feto/Fetus,  Adulto/Adult.  Resonancia Magnética Funcional/ functional magnetic resonance.

Índice

1. Introducción ----------------------------------------------------------------2

1. Marco Teórico: ------------------------------------------------------------

         2.1. Definición de términos básicos -------------------------------

         2.2. Bases teóricas ----------------------------------------------------

         2.3. Antecedentes de la investigación -----------------------------3

1. Planteamiento del Problema -------------------------------------------1        

1. Justificación --------------------------------------------------------------1

1. Hipótesis -------------------------------------------------------------------1

1. Objetivo ---------------------------------------------------------------------1

         6.1 General ---------------------------------------------------------------

         6.2 Específicos -----------------------------------------------------------

1. Área de estudio -------------------------------------------------------------
2. Metodología —---------------------------------------------------------------
3. Anexos -----------------------------------------------------------------------2
4. . Bibliografía ----------------------------------------------------------------1

1.         Introducción

En la búsqueda de una comprensión científica de la naturaleza humana, ningún tema es más importante que la evolución de las características especiales del cerebro del ser humano (Homo sapiens)  (Rilling, 2014). Gracias a la evolución del cerebro humano se puede decir que casi hemos llegado a los límites de la inteligencia biológica (Neubauer and Hublin, 2012). La evolución del desarrollo del cerebro humano es un fenómeno complejo, que requiere la comprensión de los diferentes niveles, incluyendo el tamaño y la forma, estructura y cambios celulares (Hofman, 2014).

Nuestro cerebro grande comprende alrededor de 100 mil millones de neuronas, células eléctricamente excitables que procesan y transmiten información, alrededor de 150,000-180,000 km de fibras nerviosas mielinizadas a lo largo de las cuales los impulsos eléctricos se propagan, y alrededor de 0,15 trillones de sinapsis donde se transmiten las señales eléctricas o químicas entre las neuronas (Hofman, 2014, Neubauer and Hublin, 2012).  El desarrollo típico del cerebro es la consecuencia global de las interacciones entre la programación genética, epigenética y los factores ambientales (por ejemplo, los estímulos externos, maternales, nutricionales o factores médicos) (Miller et al., 2014, Dubois et al., 2014, Wierenga et al., 2014). En general, el desarrollo del cerebro comienza a pocas semanas de la concepción y continúa a través del período de la adolescencia a la edad adulta, mientras que la arquitectura básica se monta durante los dos primeros trimestres de vida fetal, los cambios en la conectividad y la función neuronal se producen en el último trimestre y continúan después del nacimiento hasta la edad adulta  (Neubauer and Hublin, 2012, Dennis and Thompson, 2013, Dubois et al., 2014, Miller et al., 2014, Wierenga et al., 2014). 

El desarrollo de los cerebros contorneados puede requerir dos eventos coordinados: la producción de grandes números de neuronas corticales y  la dispersión tangencial de neuronas que migran, de modo que un área de la superficie cortical más grande se genera en lugar de una corteza más gruesa, el desarrollo de la corteza cerebral requiere la generación estrechamente coordinado de docenas de subtipos neuronales que poblarán capas y áreas específicas, el desarrollo del cerebro se basa en varios mecanismos complejos y entremezclados, como la maduración y especialización funcional de regiones de materia gris (GM)  (corteza cerebral y los núcleos grises centrales) y el establecimiento y la mielinización de las conexiones de la sustancia blanca (WM) entre las diferentes regiones neurales (Borrell and Reillo, 2012, Tsunekawa et al., 2014, van den Ameele et al., 2014, Dubois et al., 2014). 

El cerebro aumenta de tamaño en la edad temprana-adulta, la materia gris (GM) aumenta de volumen en la infancia y luego disminuye a velocidades diferentes en el cerebro, y la materia blanca (WM) aumenta el volumen más allá de la adolescencia a la edad madura (Dennis and Thompson, 2013, Rilling, 2014, Wierenga et al., 2014). La corteza cerebral se forma dentro del telencéfalo, la parte más anterior del cerebro anterior, la neocorteza del mamífero está organizado en seis capas diferentes, cada una de las cuales comprende una colección de neuronas que muestran patrones específicos de la expresión génica y la conectividad (van den Ameele et al., 2014).  

Un diseño común citoarquitectónico: muestra que columnas, capas y zonas de la neocorteza consisten en un delgado manto de materia gris (GM) que encierra la parte/zona subyacente  la materia blanca (WM), la GM  (materia gris) comprende una red de neuronas glutamatérgicas y GABAérgicas (que contribuyen ~70-80% y ~20-30% del total de neuronas neocorticales, respectivamente), apoyado por las células gliales y vasos sanguíneos, la WM (materia blanca) consta de axones mielinizados derivadas de o dirigidos a la supra yacente GM, desde un punto de vista biológico celular, existen tres clases principales de NPCs (células progenitoras neuronales) en la neocorteza de los mamíferos en desarrollo: progenitores apicales, progenitores basales y progenitores subapicales (Florio and Huttner, 2014). En los mamíferos, un subconjunto de células neuroepiteliales se diferencian en células gliales radiales que se extienden a la placa neural y sirven de guía para la migración de neuronas corticales a su destino final, que sigue un gradiente de adentro hacia afuera (Molnar, 2011, Barry et al., 2014). 

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