Departamento de Anatomía Humana
Departamento de Biología Celular
Departamento de Biología Funcional 

Neurociencias Básicas y Aplicadas
CURSO 2002- 2003


 
CURSO DE DOCTORADO: 

ANATOMO- FISIOLOGÍA 
DE LOS 
SISTEMAS SENSORIALES

 
Profesorado
• Fernando Martínez García, Profesor Titular de Fisiología, Departamento de Biología Funcional y Antropología Física de la Universitat de Valencia.
• José Antonio Vega Álvarez, Profesor Titular de Anatomía y Embriología Humana, Departamento de Morfología y Biología Celular de la Universidad de Oviedo.

Objetivos
El curso pretende que el alumno llegue a comprender el sustrato anatómico y los mecanismos fisiológicos que permiten al animal extraer información útil de las alteraciones del medio fisico-químico que lo rodea. Ello se traduce en el análisis de cuatro aspectos bien diferenciados de la sensibilidad:
1. Traducción sensorial: los mecanismos mediante los cuales, en los órganos sensoriales, se produce una traducción de una alteración de una variable física (energía mecánica, térmica, lumínica) o química (presencia de substancias en el aire o en el sustrato –volátiles o no-, de sustancias solubles en el entorno acuoso externo o estomodeal, o alteraciones del medio químico interno) en una modificación del potencial de membrana de células del sistema nervioso  central o periférico.
2. Modulación de la función del órgano sensorial: mecanismos y vías centrífugas mediante los cuales se produce adaptación o sensibilización sensoriales.
3. Procesamiento sensorial: comprensión de las vías y procesos que permiten extraer de la señal procedente del órgano sensorial la información relevante acerca del estímulo, incluyendo la organotopía, inhibición lateral, comparación de órganos pares, adaptación y plasticidad sináptica y procesamiento de secuencias temporales de señales complejas.
4. Asociación sensorial: convergencia de la señal distintas modalidades sensoriales en centros determinados del encéfalo para la unificación del mundo sensorial, la identificación transmodal de las fuentes de estímulos, y asignación de valor predictivo a determinados estímulos.

Programa
Tema 1: SENSACION, PERCEPCION y ACCION. Sensación y percepción sensorial. Modalidades de información sensorial: el mundo sensorial (Umwelt). Organización jerárquica de los sistemas sensoriales. Convergencia y unidad perceptiva: neuronas de reconocimiento. Mapas sensoriales/registros sensoriales ordenados. Centros cerebrales asociativos. Integración sensorimotora

Tema 2: LAS BASES NEURALES DE LA PERCEPCIÓN VISUAL (I). Componentes del estímulo visual: contraste, movimiento, profundidad, polarización y color. Naturaleza del estímulo visual: células fotorreceptoras y órganos visuales. Mecanismos de traducción de señal. Procesamiento de la información en la retina. Determinación del campo receptor de las neuronas retinianas y de los perfiles de respuesta.

Tema 3: LAS BASES NEURALES DE LA PERCEPCIÓN VISUAL (II). Función visual en vertebrados. La función visual en un vertebrado no mamífero: reconocimiento de presas en anuros. Codificación neural de los estímulos "worm" y "anti-worm". Nociones de la percepción gestalt. El sistema visual de primates: análisis paralelo de componentes e integración de los elementos perceptivos. Papel de la corteza primaria en el análisis de los distintos componentes del estimulo visual: análisis de forma, color, profundidad y detección de movimiento. Las áreas visuales secundarias: vías paralelas y convergencia. Su papel en la percepción visual.

Tema 4: SOMATOSENSIBILIDAD.  La neurona ganglionar de la raíz dorsal: tipos de receptores y mecanismos de transducción sensorial. Vías mecanorreceptoras, termorreceptoras y nociceptivas. Somatotopía. La corteza somatosensorial y el sentido del tacto. Vías del dolor y modulación del dolor: la analgesia inducida y la analgesia endógena: papel de las endorfinas.

Tema 5: AUDICIÓN. Organos vibrorreceptores en vertebrados. Línea lateral y oido. Evolución del oido interno de vertebrados. Estructura y función de la cóclea. La célula ciliada: mecanismos de traducción y amplificación de señal. Tonotopía de la cóclea. Vías auditivas centrales en vertebrados. Mecanismos para la localizacion de la fuente sonora en vertebrados: captura de la presa en lechuzas. Análisis del timbre y de patrones temporales. La corteza auditiva de mamíferos. Bases neurales de la ecolocación de murciélagos: áreas corticales frecuencia constante (CF) y de frecuencia modulada (FM).

Tema 6: ESTATORRECEPCIÓN Y GRAVIRRECEPCIÓN. Introducción: tipos de órganos del equilibrio. Estatorreceptores y gravirreceptores en invertebrados. Organos del equilibrio de vertebrados: máculas y canales semicirculares. Vías vestibulares centrales. Reflejos posturales y oculomotores. Papel del cerebelo en la modulación de los reflejos vestibulares. ¿Existe una corteza vestibular?.

Tema 7. QUIMIOSENSIBILIDAD. Gustación en vertebrados. Botones gustativos y vías gustativas. Receptores y mecanismos de traducción de señal. Procesamiento de la información gustativa. Bases neurales del condicionamiento aversivo a sabores. Olfacción en vertebrados: epitelios nasal y vomeronasal. Vías y centros olfativos y vomeronasales. La Codificación de olores en el sistema olfativo de vertebrados. Paralelismos entre el epitelio nasal y el sistema inmune. Codificación olfativa en el bulbo olfativo. Procesamiento en paralelo en la corteza olfativa. El mecanismo de acción de feromonas sexuales en reptiles Squamata: papel del sistema vomeronasal.

Tema 8. ASOCIACIÓN MULTIMODAL. El techo mesencefálico: asociación multimodal e integración sensorimotora. Percepción sensorial y cognición. Areas multimodales corticales: la representación del espacio interno y externo. Modulación consciente de la percepción sensorial: mecanismos de atención selectiva. Asociación sensorial y emociones. Áreas corticales asociativas y planificación de la acción.

Metodología
El curso constará de clases teóricas (15 horas), ‘paper meetings’ (10 horas) y sesiones prácticas (5 horas).
• En las clases teóricas el profesorado expondrá los conceptos fundamentales de cada tema e introducirá la bibliografía básica (libros de texto de alto nivel o revisiones).
• Los ‘paper meeting’ consisten en seminarios en los que un alumno (o dos) expondrá un artículo relevante en relación con los conceptos básicos del curso y se discutirán las conclusiones entre todos los compañeros por espacio máximo de una hora. Los profesores seleccionaran los artículos para intentar que cubran todo el espectro del temario y distribuirán los artículos entre los alumnos intentando que se adapten a sus intereses.
• Las prácticas consistirán en sesiones de estudio morfológico de los centros sensoriales de animales experimentales, combinadas con experimentos sencillos de psicofisiología que revelan algunos aspectos de la organización de los sistemas sensoriales humanos.

Bibliografía básica: Libros
GENERAL
• Carlson NR. 2002. Fisiología de la conducta. 4ª ed. Editorial Ariel, S.A.
• Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM. 1996. Essentials of Neural Science and Behavior. McGraw-Hill.
• Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM. 2000. Principles of Neural Science. McGraw-Hill. Versión traducida al castellano del 2002.
• Paxinos G. 1995. The Rat Nervous System (2nd ed). Academic Press.
• Rosenweig MR, Leiman AL, Breedlove SM. 1996. Biological Psychology. Sinauer, Sunderland (MA, USA).
• Shepherd GM. 1997. Neurobiology (3rd ed.). Oxford University Press.
• Squire LR, Bloom FE, McConnell SK, Roberts JL, Spitzer NC, Zigmond MJ.  2002. Fundamental Neuroscience, 2nd ed, Academic Press.
VISIÓN
• Dowling JE. 1987. The Retina: An Approachable Part of the Brain. Belknap Pr.
• Gregory RL. 1997. Eye and Brain. Princeton Univ Press. 5th edition
• Hubel DH. 1995. Eye, Brain, and Vision (Scientific American Library, No 22)
• Zeki S. 1993. Vision of the Brain. Blackwell Science Inc.
• Zeki S. 2000. Inner Vision: An Exploration of Art and the Brain. Oxford University Press
AUDICIÓN
• Beitz AJ, Anderson JH, Anderson JJ. 1999. Neurochemistry of the Vestibular System. CRC Press.
• Dooling RJ, Fay RR, Popper RN (Eds). 2000. Comparative Hearing: Birds and Reptiles (Springer Handbook of Auditory Research, V. 13.). Springer-Verlag.
• Moore BCJ. 2003. An Introduction to the Psychology of Hearing. 4ª ed. Academic Press.
• Warren RM. 1999. Auditory Perception: A New Analysis and Synthesis Cambridge Univ Press.
• Zwicker E, Fastl H, Frater H. 1999. Psychoacoustics: Facts and Models (Springer Series in Information Sciences, 22). 2nd edition. Springer- Verlag.
SOMATOSENSIBILIDAD
• Franzen O, Johansson R, Terenius L. 1996. Somesthesis and the Neurobiology of the Somatosensory Cortex. Springer Verlag.
• Nelson RJ. 2001. The Somatosensory System: Deciphering the Brain's Own Body Image. CRC Press.
• Rowe MJ, Iwamura Y. 2000. Somatosensory Processing: From Single Neuron to Brain Imaging. Taylor & Francis.
• Rustioni A, Spreafico R. 1983. Somatosensory Integration in the Thalamus: A Re-Evaluation Based on the New Methodological Approaches. Elsevier Science Ltd.
SENTIDOS QUÍMICOS
• Doty RL. 1994. Handbook of Olfaction and Gustation. Marcel Dekker.
• Hawkes CH. 2002. Disorders of Smell and Taste: The Most Common Complaints (2nd edition). Butterworth-Heinemann Medical.
• Marchlewska-Koj A Lepri JL, Muller-Schwarze D. 2001. Chemical Signals in Vertebrates 9. Plenum Pub Corp.
• Murphy C. 1999. Olfaction and Taste XII: An International Symposium. Annals of the New York Academy of Sciences, V. 855.
• Rouby C, Schaal B, Dubois , Gervais R, Holley A. 2002. Olfaction, Taste, and Cognition. Cambridge University Press.
• Shepherd GM. 1998. The Synaptic Organization of the Brain (4th edition). Oxford University Press.

ASOCIACIÓN MULTIMODAL, COGNICIÓN, EMOCIÓN Y CONSCIENCIA
• Damasio, AR. 1995. Descartes' Error: Emotion, Reason, and the Human Brain. Avon Books.
• Damasio, AR. 2000. The Feeling of What Happens : Body and Emotion in the Making of Consciousness. Harvest Books.
• Edelman GM, Tonomi G, Tononi G. 2001. A Universe of Consciousness: How Matter Becomes Imagination. Basic Books.
• Fuster J. 1997. The Prefrontal Cortex: Anatomy, Physiology, and Neuropsychology of the Frontal Lobe (3rd edition). Lippincott Williams & Wilkins Publishers.
• Krasnegor NA. 1997. Development of the Prefrontal Cortex: Evolution, Neurobiology, and Behavior. Paul H Brookes Pub Co.
• Ledoux JE. 1998. The Emotional Brain. Touchstone Books.
• Ledoux JE. 2002. Synaptic Self: How Our Brains Become Who We Are. Viking Press.
• Roberts AC, Robbins TW, Weiskrantz L. 1998. The Prefrontal Cortex: Executive and Cognitive Functions. Oxford University Press.
• Schneider WX, Owen AM, Duncan J. 2000. Executive Control and the Frontal Lobe: Current Issues. Springer Verlag.