CERVELL: ALGUNES FRONTERES OBERTES

DAVID JOUUniversitat Autònoma de Barcelona

Societat Catalana de Física

CEREBRO Y UNIVERSO: DOS COSMOLOGÍAS, PUBLICACIONS DE LA UAB, 2011

• Espais i cartografies: galàxies i neurones

• El vendaval de la informació: xarxes neuronals i lleiscòsmiques

• Orígens i dinamisme: BigBang, desenvolupament, evolució

• Matèries fosques: l’universinvisible, l’acció de la glia

• Efectes quàntics en el cervell i l’univers

• Què quedarà de l’univers? Què quedarà de nosaltres?

•

EL CERVELL, UN COSMOS INTERIOR

• Sistema amb molts nivells

• Complexitat del cervell, superior a la de l’univers

• 100 000 milions de galàxies• 100 000 milions de neurones• Però les interacciones entre

neurones són molt méscomplexes que les interaccions entre galàxies

OBSERVACIÓ DEL CERVELL, OBSERVACIÓ DE L’UNIVERS

NEURONES: AXÓ (POTENCIAL D’ACCIÓ), DENDRITES (RECEPCIÓ)

SINAPSIS I XARXES NEURONALS

Cuando el potencial de acción llega a la sinapsis, provoca entrada de Ca++, que libera neurotransmisores

En la membrana postsinápticahay neuroreceptores

Sinapsis activadoras e inhibido-ras, según entren iones + o -, respectivamente

Acetilcolina (abre Na+); GABA (abre Cl-)

Venenos, anestesia, drogas, medicamentos, …

NEUROINFORMÀTICA

ESTRUCTURA I FUNCIONS DEL CERVELL: HEMISFERIS

ESTRUCTURA I FUNCIONS DEL CERVELL: LÒBULS

ESTRUCTURA I FUNCIONS DEL CERVELL: SISTEMA LÍMBIC, CEREBEL,

TRONC ENCEFÀLIC

• Sistema límbic: tàlem(entrada), hipotàlem(regulació endocrina), hipocamp (memòria), amígdala (emoció), cos callòs (connexióhemisferis), …

• Memòria, atenció, instints, emocions

• Cerebel, tronc encefàlic(moviments automàtics, comunicació amb el cos)

•

ESQUEMA HISTÒRIC DEL CERVELL

• Les diferents parts del cervelltenen antiguitats diferents: neocòrtex (primats: fa uns 60 milions d’anys); sistema límbic(mamífers, fa uns 200 milionsd’anys); diencèfal (rèptils, fa uns 260 milions d’anys)

• Neocòrtex humà 2500 cm2, neocòrtex ximpanzè 600 cm2

• Humans 33 mitosis, ximpanzè31 mitosis (4 vegades mésneurones)

EVOLUCIÓ DEL CERVELL

Etapes principals:• Meduses• Cucs• Cargols• Insectes• Peixos• Rèptils• Mamífers• Primats• Humans

DESENVOLUPAMENT DEL CERVELL

ETAPES PRINCIPALS DEL DESENVOLUPAMENT DEL CERVELL

• Naixement i diferenciació de neurones (en alguns moments, 250 000 per minut)

• Migració de neurones a la posició final

• Creixement d’axons i connexions entre neurones

• Generació de sinapsis, i eliminació de neuronessobreres

GLIA: ASTRÒCITS, OLIGODENDRÒCITS; MICROGLIA

ASTRÒCITS, SINAPSIS, SANG

GLIA I MIGRACIÓ DE NEURONES

• Migració de neurones a la posició final

• Analogia: la matèria fosca ajuda a la formació de les galàxies; la glia ajuda a la formació de les columnescorticals

ENVELLIMENT DEL CERVELL: REPARACIONS?

• Es va perdent neurones i es redueix el pes i el volum del cervell

• Malalties neurològiques comAlzheimer, Parkinson, …

• Accidents vasculars

• Reparacions?

• Complements electrònics?

¿LÍMITS DEL CERVELL?

• 1) Número de neuronas

• 2) Arquitectura y conectividad

• 3) Tiempo de transmisión de las señales

• 4) Coste energético

• Mielina• ¿Más neuronas?

• ¿Más miniaturización?

ACTUACIONS SOBRE EL CERVELLMODIFICAR LES ESPÈCIES

• Més mielinització: més velocitat

• Nous neuroreceptors: més memòria

• Desenvolupament: una duplicació més?

ACTUACIONS SOBRE EL CERVELL, NEUROENGINYERIA

• Neurofàrmacs, o nousneuroreceptors

• Cél·lules mare

• Estimulació elèctricao magnètica

• Implantaments locals

• Connexions exteriors