TEMA 2 - DORMIR Y SOÑAR (Circuito neural) Flashcards

1
Q

¿Cómo se comportan las neuronas del NQS? ¿se comportan igual en todas las especies?

cuándo están activas?

A

Las neuronas del NSQ están activas durante el día y se desactivan durante la noche, en un rango amplio de especies - tanto diurnas como nocturnas.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
2
Q

¿ Como se adapta el ciclo básico y rígido de disparo del NSQ a los distintos ciclos de actividad en actividad de los animales?

A

Lo lógico es que exista un circuito nervioso en el que las señales que indican la disponibilidad de los recursos que cada especie necesita, junto con la señal de la presión homeostática, se integren con la señal del reloj procedente del NSQ.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
3
Q

¿Por dónde se distribuye el output del NSQ?

A

Muchas de las fibras que parten del NSQ alcanzan la zona subparaventricular del hipotálamo (ZSPV), justo encima del NSQ

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
4
Q

¿ Qué función tiene la ZSPV?

A

Parece ser separar los circuitos que controlan los parece ser separar los circuitos que controlan los distintos ritmos circadianos - temperatura, actividad locomotora.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
5
Q

¿Qué sucede cuando se lesiona la** región dorsal** del ZSPV?

A

Desaparece el ritmo circadiano de temperatura

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
6
Q

¿ Qué sucede si se lesiona la región ventral de la ZSPV?

A

Se abolen los ritmos circadianos de actividad locomotora y de sueño-vigilia de forma parecida a como hemos visto que lo hacen las lesiones del NSQ, con períodos frecuentes intercalados de sueño y vigilia a lo largo del día.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
7
Q

¿Qué región del ZSPV hay que lesionar para hacer desaparecer el ritmo circadiano de temperatura?

A

La región dorsal

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
8
Q

¿Qué región del ZSPV hay que lesionar para hacer desaparecer el ritmo circadiano de Actividad locomotora y de sueño-vigilia?

A

La región ventral

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
9
Q

¿ Que núcleo del hipotálamo contribuye a sincronizar el ciclo de sueño-vigilia con los periodos de alimentación y distribuye el output circadiano entre un centro hipotalámico de la vigilia y otro del sueño?

A

El núcleo dorsomedial del hipotálamo

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
10
Q

¿Qué región de la ZSPV envía proyecciones al núcleo dorsomedial del hipotálamo (DMH)?

A

La región ventral

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
11
Q

¿ que proyecciones recibe el núcleo dorsomedial del hipotálamo (DMH)?

A

Por un lado, recibe las proyecciones de la región ventral del ZSPV y por otro recibe también algunas aferencias directas procedentes del NSQ.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
12
Q

¿ Qué consecuencias provocan las lesiones en el DMH?

Mencionar dos

A

Pérdida del ritmo circadiano de sueño-vigilia, de forma similar a lo observado tras las lesiones en el ZSPV central (ventral) o en el NSQ.
Además las ratas lesionadas en el DMH están despiertas casi una hora menos por día completo que las controles.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
13
Q

¿A qué contribuyen las neuronas del DMH?

Sueño o vigilia?

A

a mantener la vigilia

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
14
Q

¿ Qué patrón circadiano de actividad muestra el DMH de las ratas de laboratorio?

Cuando tiene más alta la tasa de descarga

A

Inverso al del NSQ, que está más activo por el día.
Es decir, en las ratas el DMH está más activo por la noche.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
15
Q

¿ En qué consiste el fenómeno denominado actividad anticipatoria del alimento?

A

En sincronizar el ritmo circadiano con el momento de la ingesta-animales nocturnos de laboratorio, que de forma natural comen por la noche, a los que se les restringe su período de alimentación a las horas centrales del día y en pocos días se observa un incremento de la actividad locomotora, la temperatura corporal y el tiempo de vigilia alrededor de las horas en las que el alimento está disponible

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
16
Q

¿Para qué se utiliza la medición de la expresión de c-Fos y cómo funciona?

A

La expresión de la proteína c-Fos se emplea como una medida indirecta de la actividad de las neuronas, ya que correlaciona positivamente con el disparo de potenciales de acción.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
17
Q

¿ Qué función tendría el DMH en relación al ciclo circadiano?

A

El DMH forma parte de una red neural que sincroniza el ciclo circadiano con la disponibilidad de alimentos y es capaz de flexibilizar el ciclo de sueño-vigilia para hacer coincidir la fase de vigilia con la posibilidad de conseguir alimentos, lo cual favorece la adaptación.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
18
Q

¿ Dónde envia el DMH sus proyecciones y de qué tipo es cada una?

cuales son inhibitorias y cuales excitatorias

A
  • las neuronas orexinérgicas del hipotálamo lateral (HL) - implicadas en el despertar, reciben conexiones excitadoras del DMN
  • las neuronas del núcleo ventrolateral del área preóptica (VLPO) - activas durante el sueño, reciben señales inhibidoras GABAérgicas del DMH
  • A las neuronas noradrenérgicas del locus coeruleus, un núcleo del tronco del encéfalo, que impulsa la vigilia, al que envía proyecciones excitadoras.
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
19
Q

¿ Cuál es la diferencia entre el patrón de conexiones de la rata africana de la hierba -animal diurno - en relación con el patrón de conexiones de los animales nocturnos, como la rata?

A

En el patrón de la rata africana de la hierba existe una conexión directa entre las neuronas del NSQ y las neuronas orexinérgicas del HL que podría estar determinando que ambos grupos de neuronas estén activos a la vez, durante el día.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
20
Q

¿ Qué conexiones reciben las neuronas orexinérgicas del hipotálamo lateral y de qué tipo son estas conexiones?

A

Reciben conexiones excitadoras del DMH (o directamente del NSQ en la rata africana de la hierba)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
21
Q

¿ Dónde se localizan las neuronas orexinérgicas y más o menos cuántas hay?

A

Se localizan exclusivamente en:
* el hipotálamo lateral (HL)
* en el** área perifornical** adyacente
* y en el hipotálamo posterior
Hay unas 3.000 en ratas y 70.000 en humanos

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
22
Q

¿ Qué tipo de sustancia segregan las neuronas orexinérgicas?

A

Un par de neuropéptidos descubiertos independientemente por dos grupos de investigadores
De Lecea y cols. (1998) que los llamaron hipocretinas,
y Sakurai y cols. (1998) que los llamaron orexinas

Las hipocretinas y las orexinas son dos términos que se refieren a lo mismo. El término “hipocretina” se usó inicialmente para describir estas sustancias en relación con su ubicación en el hipotálamo y su influencia en la regulación del sueño y la vigilia, mientras que el término “orexina” se usó para destacar su papel en la regulación del apetito y la alimentación.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
23
Q

¿ Qué efectos tiene la actividad de las neuronas orexinérgicas?

A
  • estimular la ingesta
  • despertar a los animales que están dormidos
    = estas neuronas pueden tener una función importante coordinando las conductas dirigidas a la alimentación con la disponibilidad de comida y con el ciclo de sueño y vigilia.
24
Q

Otro núcleo que envia aferencias a las neuronas orexinérgicas, y cuál podría ser la función de esas aferencias

A

El núcleo central de la amígdala, estructura nerviosa entre cuyas funciones está procesar los estímulos amenazantes, por lo que se ha propuesto que .podrían utilizar esa información en su función de despertar a los animales.

25
Q

Otras conexiones de las neuronas orexinérgicas (que reciben ellas)

Dos conexiones más y en qué procesos pueden estar interviniendo

A
  • Area tegmental ventral (ATV)
  • el núcleo accumbens (Acc)
    Podrían estar mediando en los efectos activadores de la vigilia de procesos como recompensa, adicción y aprendizaje por condicionamiento operante
26
Q

Resumen de las neuronas orexinérgicas

Localización, cantidad, qué segregan, funciones, y nucleos conectados

A
  • localizadas exclusivamente en el hipotálamo lateral (HL), área perifornical adyacente y en el hipotálamo posterior.
  • 70.000 en humanos (3000 en ratas)
  • Segregan orexinas (=hipocretinas)
  • Estimulan la ingesta y despiertan a los animales dormidos
  • Reciben conexiones excitadoras de DMH (en rata africana, directamente de NSQ), de amigdala - función de despertar al animal - y del ATV y el Acc - recompensa, adicción y aprendizaje.
27
Q

¿Con qué trastorno están relacionadas?

A

Con la narcolepsia
(las mutaciones en un receptor de orexina eran responsables de la enfermedad)

28
Q

Otros estudios que apoyan la teoría de que las orexinas activan la vigilia

El estudio con técnica optogenética

A

Un estudio, empleando técnicas de optogenética, demostró que **la estimulación moderada o intensa **de las neuronas orexinérgicas del H, pero no la estimulación leve, aumentaba la probabilidad de que los ratones dormidos en las fases NREM o REM se despertasen, aunque no se incrementó su tiempo total en vigilia incluso tras una hora administrando trenes de pulsos de estimulación cada minuto.
Posteriormente se demostró que ese efecto de despertar correlacionaba negativamente con el tiempo de privación de sueño de los ratones, de forma que tras 4 horas sin permitirles dormir, la estimulación resultaba inefectiva para despertarlos.

29
Q

¿Que relación tienen las neuronas orexinérgicas del hipotálamo lateral con la flexibilidad y la adaptación a las circunstancias externas de los animales?

A

Las neuronas orexinérgicas del **hipotálamo lateral ** impulsan la vigilia en la parte del ciclo circadiano dedicada por las distintas especies animales a desarrollar sus actividades, a la vez que son capaces de facilitar la transición del sueño a la vigilia en cualquier momento del ciclo circadiano.

30
Q

Opto genética para estimular las neuronas orexinérgicas - ¿cuál es la idea clave de esta técnica?

A

La idea clave consiste en el empleo de los genes que codifican un tipo de proteínas que funcionan como canales, iónicos, capaces de abrirse y cerrarse en respuesta a determinadas longitudes de onda de luz y conseguir que se expresan en las neuronas con las que se está intentando trabajar.

31
Q

¿cómo se denominan las proteínas-canal que codifican los estos genes utilizados en la optogenética?

A

opsinas

32
Q

¿cómo funcionan las opsinas?

A

Unas permiten el paso de cationes como el sodio Na+ y pueden servir para despolarizar y excitar la membrana de las neuronas, y otras permiten el paso de aniones, como el cloro Cl- y por tanto pueden hiperpolarizarla e inhibirla.
Cada tipo de opsina se activa con una longitud de onda diferente - luz de colores diferentes - y eso permite abrir unos canales y iónicos y cerrar otros a voluntad como si fuesen interruptores.

33
Q

¿cómo se consigue que los genes se expresen solo en las neuronas que interesan y las opsinas se insertan en su membrana?

A

Se añade delante de esos genes la secuencia promotora de algún otro gen, cuya expresión sea característica de esas neuronas.

Dependiendo pues, del tipo de estudio, o de las neuronas en cuyas membranas se desee que se inserten en las opsinas, habrá que elegir uno u otro promotor

34
Q

¿Cómo se han conseguido estimular las neuronas orexinérgicas?

A

Se ha empleado la opsina CanalRodopsina-2 (ChR2), que permite el paso de iones sodio Na+ al interior de la membrana y sirve, por tanto, para despolarizar y estimular las neuronas.
Para que el ChR2 se inserte solo en las neuronas orexinérgicas, se ha utilizado el promotor del gen de la prepro-orexina, precursor del que derivan ambas orexinas.

35
Q

Regiones del sistema nervioso a los que las neuronas orexinérgicas del HL envían sus axones para ejercer efectos activadores del despertar y su función

Las dos áreas generales (sin detallas los núcleos) y cómo operan después

A

A un grupo de núcleos diencefálicos y del tronco del encéfalo caracterizados por ser los lugares de síntesis de distintos neurotransmisores y neuromoduladores (ver detalle en siguiente flaschcard).
Las proyecciones de los núcleos de estas zonas alcanzan el tálamo y la corteza cerebral donde liberan sus neurotransmisores para activarla.

36
Q

Detalle de los nucleos diencafálicos pontinos que reciben axones de neuronas orexinérgicas del HL

Nombre de los núcleos y neurotransmisores que secretan

A
  • el locus coeruleus (LC) que sintetiza noradrenalina (tb recibe conexión excitadora del DMH)
  • el rafe dorsal (RD) sintetiza serotonina
  • el núcleo tuberomamilar del hipotálamo (TM) sintetiza histamina
  • el área tegmental ventral (ATV) y la sustancia gris periacueductal (SGPA) sintetizan dopamina
  • el núcleo tegmental laterodorsal/ tegmental pedúnculo pontino (TLD/TPP), que sintetiza acetilcolina, y conecta con el **prosencéfalo basal **(PrB), que también sintetiza acetilcolina, entre otros.
37
Q

¿qué sucede si se secciona y separan el mesencéfalo del prosencéfalo?
¿Qué concepto se desarrolló al comprobar estos resultados?

A

El animal entra en un estado comatoso y muestra permanentemente un EEG cortical de ondas lentas similar al del sueño NREM.
Esos resultados condujeron al concepto de “sistema reticular activador ascendente” (SRAA),

38
Q

“Sistema reticular activador ascendente” (SRAA)

A

La actividad de la formación reticular del tronco del encéfalo y de sus núcleos estaría causando en la corteza cerebral el estado de activación y EEG desincronizado propio de la vigilia, mientras que su desactivación por anestesia, traumas o por dormir, causaría el EEG de ondas lentas propio del sueño NREM.

39
Q

¿Dónde envía el DMH sus conexiones inhibidoras GABAérgicas para promover el sueño?

A

al núcleo ventrolateral del área preóptica (VLPO).

40
Q

¿Qué causan las lesiones excitotóxicas bilaterales del VLPO?

A

Disminución del tiempo en sueño NREM de las ratas superior al 50% que no se recupera mediante una mayor intensidad del sueño que todavía queda , porque también producen una disminución de las ondas lentas superior al 55%, efectos que se mantienen al menos durante tres semanas después de la lesión.

41
Q

¿Que tipo de sueño disminuye si destruyen células del núcleo del VLPO?

A

NREM

42
Q

¿Que tipo de sueño disminuye si destruyen células del alejadas del núcleo = VLPO extendido?

A

REM

43
Q

¿qué estaría facilitando la actividad del VLPO extendido?

A

el paso a la fase REM durante el sueño NREM

44
Q

¿Cuándo dispara el VLPO exclusivamente?

A

mientras los animales** están durmiendo** - mientras están despiertos, aunque tengan mucho sueño, el VLPO no dispara o lo hace a una tasa muy baja de descarga.

45
Q

Como ya sabemos, el VLPO es estimulado conforme aumenta el tiempo de vigilia por la presión homeostática del sueño, por la acumulación de adenosina actuando sobre los recpetores A2 del VLPO. ¿Qué es entonces lo que inhibe la actividad del VLPO durante la vigilia? y ¿cómo y sobre qué estructuras nerviosas actúa el VLPO para inducir el sueño?

A
  • Respuesta a la segunda pregunta: el VLPO para inducir el sueño actúa, mediante conexiones inhibidoras que emplean galanina y/o GABA como neurotransmisores, sobre los centros diencefálicos y del tronco del encéfalo promotores de la vigilia que acabamos de estudiar, esp. el TM, RD, SGPA, el LC y las** neuronas orexinergicas del HL**.
  • Respuesta a la primera pregunta - Como la mayoría de estas conexiones son recíprocas, es decir, que las neuronas del VLPO resultan inhibidas por la noradrenalina (LC) y la serotonina (RD) y la endorfina del TM (no así la histamina), el VLPO está inhibido durante la vigilia.
46
Q

¿El VLPO tiene receptores de orexinas?

A

NO. Ni se conocen proyecciones desde las neuronas orexinérgicas hacia el VLPO, por lo que la actividad del VLPO inhibiría las neuronas de orexina, pero no sería inhibido por ellas.

47
Q

El modelo de biestable o flip-flop entre la vigilia y el sueño - ¿cuánto se calcula que ocupan las transiciones entre la vigilia y el sueño?

porcentaje sobre el total del día

A

Alrededor del 2% del tiempo, mientras que el sueño y la vigilia estables ocupan el otro 98%.

48
Q

Definición de biestable

A

Un dispositivo eléctrico o electrónico que permite que un sistema capaz de adoptar dos estados diferentes se mantenga de forma estable en uno u otro durante un tiempo, hasta que una perturbación lo hace cambiar rápidamente al otro estado.

49
Q

¿Cómo explica el modelo de biestable la transición rápida y estable entre el sueño y la vigilia, a pesar de que las presiones homeostátias y circadiana actúan de forma lenta y, a veces, en sentidos opuestos?

A

Las conexiones inhibidoras recíprocas entre el VLPO, promotor del sueño, y los centros diencefálicos y del tronco del encéfalo promotores de la vigilia, determinan que sólo uno de los extremos esté activo en cada momento.
Resulta clave la actividad de las neuronas orexinérgicas del hipotálamo lateral que están activas durante la vigilia, señalan sucesos importantes como el hambre o las amenazas, e impulsan el despertar estimulando los centros de la vigilia.

50
Q

Donde se encuentran los circuitos neuronales responsables del sueño REM

A

En la región del mesencéfalo y el puente, junto a los núcleos responsables de la vigilia - en la región del tegmento mesopontino

51
Q

¿qué tipo de neuronas nos encontramos en la región del tegmento mesopontino, cuándo se encuentran inhibidas y qué las inhibe?

A
  • área sub-LC (en gatos)
  • núcleo sublateral dorsal (SLD) (en ratas)
  • Neronas REM-on - inhibidas durante la vigilia por conexiones GABAérgicas procedentes de la ** región ventrolateral de la sustancia gris periacueductal** (SGPAvl)
52
Q

Donde se encuentra localizada la región ventrolateral de la sustancia gris periacueductal (SGPAvl)

A

Es una región del mesencéfalo muy próxima a la SGPA relacionada con los núcleos del SRAA impulsores de la vigilia.

53
Q

¿Cuál sería la función de las neuronas SGPAvl?¿Qué nombre reciben?

A

bloquear o impedir el sueño REM
REM-off.

54
Q

¿Como funciona el sistema REM-on REM-off?

A

Las neuronas REM-off reciben a su vez conexiones inhibitorias GABAérgicas de las neuronas REM-on del SLD, de forma que ambos centros, el REM-on y el REM-off, se inhiben mutuamente y por eso no pueden estar activos los dos a la vez.

55
Q

¿qué explica que nunca se pase de la vigilia al sueño REM directamente

A

Las neuronas REM-off reciben conexiones excitatorias procedentes de las neuronas orexinérgicas del HL y también de las neuronas promotoras de la vigilia noradrenérgicas del LC y serotoninérgicas del RD.
Esos tres grupos de neuronas están activos durante la vigilia, por lo que su actividad excitadora sobre las neuronas REM-off hace imposible que un animal saludable entre en la fase REM desde la vigilia. Al dormir, esos tres grupos de neuronas cesan en su actividad.
Además, al comenzar el sueño, las neuronas REM-off son inhibidas por la acción de las neuronas del VLPO extendido, y así ya es posible que el biestable REM-off – REM-on pueda comenzar a oscilar.

56
Q

¿Cómo se producen los mecanismos nerviosos que subyacen a las características del sueño REM - parálisis de la musculatura esquelética, EEG desincronizado… ?

A
  • Mediante conexiones inhibitorias hacia la médula espinal se produce la parálisis de la musculatura esquelética, con excepción de la musculatura ocular y la necesaria para respirar.
  • mediante conexiones excitatorias hacia la corteza cerebral se produce el EEG desincronizado que acompaña a la generación de ensueños.