Collective Organization of Complex Networks: Emergent Scales, Vulnerability, and Targeting of Desired Dynamics

Cuando una colectividad de sistemas dinámicos acoplados mediante una estructura irregular de interacciones evoluciona, se observan dinámicas de gran complejidad y fenómenos emergentes imposibles de predecir a partir de las propiedades de los sistemas individuales. El objetivo principal de esta tesis es precisamente avanzar en nuestra comprensión de la relación existente entre la topología de interacciones y las dinámicas colectivas que una red compleja es capaz de mantener. Siendo este un tema amplio que se puede abordar desde distintos puntos de vista, en esta tesis se han estudiado tres problemas importantes dentro del mismo que están relacionados entre sí. Por un lado, en numerosos sistemas naturales y artificiales que se pueden describir mediante una red compleja la topología no es estática, sino que depende de la dinámica que se desarrolla en la red: un ejemplo son las redes de neuronas del cerebro. En estas redes adaptativas la propia topología emerge como consecuencia de una autoorganización del sistema. Para conocer mejor cómo pueden emerger espontáneamente las propiedades comúnmente observadas en redes reales, hemos estudiado el comportamiento de sistemas que evolucionan según reglas adaptativas locales con base empírica. Nuestros resultados numéricos y analíticos muestran que la autoorganización del sistema da lugar a dos de las propiedades más universales de las redes complejas: a escala mesoscópica, la aparición de una estructura de comunidades, y, a escala macroscópica, la existencia de una ley de potencias en la distribución de las interacciones en la red. El hecho de que estas propiedades aparecen en dos modelos con leyes de evolución cuantitativamente distintas que siguen unos mismos principios adaptativos sugiere que estamos ante un fenómeno que puede ser muy general, y estar en el origen de estas propiedades en sistemas reales. En segundo lugar, proponemos una medida que permite clasificar los elementos de una red compleja en función de su relevancia para el mantenimiento de dinámicas colectivas. En concreto, estudiamos la vulnerabilidad de los distintos elementos de una red frente a perturbaciones o grandes fluctuaciones, entendida como una medida del impacto que estos acontecimientos externos tienen en la interrupción de una dinámica colectiva. Los resultados que se obtienen indican que la vulnerabilidad dinámica es sobre todo dependiente de propiedades locales, por tanto nuestras conclusiones abarcan diferentes topologías, y muestran la existencia de una dependencia no trivial entre la vulnerabilidad y la conectividad de los elementos de una red. Finalmente, proponemos una estrategia de imposición de una dinámica objetivo genérica en una red dada e investigamos su validez en redes con diversas topologías que mantienen regímenes dinámicos turbulentos. Se obtiene como resultado que las redes heterogéneas (y la amplia mayora de las redes reales estudiadas lo son) son las más adecuadas para nuestra estrategia de targeting de dinámicas deseadas, siendo la estrategia muy efectiva incluso en caso de disponer de un conocimiento muy imperfecto de la topología de la red. Aparte de la relevancia teórica para la comprensión de fenómenos colectivos en sistemas complejos, los métodos y resultados propuestos podrán dar lugar a aplicaciones en sistemas experimentales y tecnológicos, como por ejemplo los sistemas neuronales in vitro, el sistema nervioso central (en el estudio de actividades síncronas de carácter patológico), las redes eléctricas o los sistemas de comunicaciones. ABSTRACT The time evolution of an ensemble of dynamical systems coupled through an irregular interaction scheme gives rise to dynamics of great of complexity and emergent phenomena that cannot be predicted from the properties of the individual systems. The main objective of this thesis is precisely to increase our understanding of the interplay between the interaction topology and the collective dynamics that a complex network can support. This is a very broad subject, so in this thesis we will limit ourselves to the study of three relevant problems that have strong connections among them. First, it is a well-known fact that in many natural and manmade systems that can be represented as complex networks the topology is not static; rather, it depends on the dynamics taking place on the network (as it happens, for instance, in the neuronal networks in the brain). In these adaptive networks the topology itself emerges from the self-organization in the system. To better understand how the properties that are commonly observed in real networks spontaneously emerge, we have studied the behavior of systems that evolve according to local adaptive rules that are empirically motivated. Our numerical and analytical results show that self-organization brings about two of the most universally found properties in complex networks: at the mesoscopic scale, the appearance of a community structure, and, at the macroscopic scale, the existence of a power law in the weight distribution of the network interactions. The fact that these properties show up in two models with quantitatively different mechanisms that follow the same general adaptive principles suggests that our results may be generalized to other systems as well, and they may be behind the origin of these properties in some real systems. We also propose a new measure that provides a ranking of the elements in a network in terms of their relevance for the maintenance of collective dynamics. Specifically, we study the vulnerability of the elements under perturbations or large fluctuations, interpreted as a measure of the impact these external events have on the disruption of collective motion. Our results suggest that the dynamic vulnerability measure depends largely on local properties (our conclusions thus being valid for different topologies) and they show a non-trivial dependence of the vulnerability on the connectivity of the network elements. Finally, we propose a strategy for the imposition of generic goal dynamics on a given network, and we explore its performance in networks with different topologies that support turbulent dynamical regimes. It turns out that heterogeneous networks (and most real networks that have been studied belong in this category) are the most suitable for our strategy for the targeting of desired dynamics, the strategy being very effective even when the knowledge on the network topology is far from accurate. Aside from their theoretical relevance for the understanding of collective phenomena in complex systems, the methods and results here discussed might lead to applications in experimental and technological systems, such as in vitro neuronal systems, the central nervous system (where pathological synchronous activity sometimes occurs), communication systems or power grids.

Estudio Multimodal de la Funcionalidad Cortical en ratones Transgénicos con Síndrome X Frágil y la modulación del dolor

El dolor es un síntoma frecuente en la práctica médica. En España, un estudio realizado en el año 2000 demostró que cada médico atiende un promedio de 181 pacientes con dolor por mes, la mayoría de ellos con dolor crónico moderado1. Del 7%-8% de la población europea está afectada y hasta el 5% puede ser grave2-3, se estima, que afecta a más de dos millones de españoles4. En la consulta de Atención Primaria, los pacientes con dolor neuropático tienen tasas de depresión mucho mayores 5-6-7. El dolor neuropático8 es el dolor causado por daño o enfermedad que afecta al sistema somato-sensorial, es un problema de salud pública con un alto coste laboral, debido a que existe cierto desconocimiento de sus singularidades, tanto de su diagnóstico como de su tratamiento, que al fallar, el dolor se perpetúa y se hace más rebelde a la hora de tratarlo, en la mayoría de las ocasiones pasa a ser crónico. Los mecanismos fisiopatológicos son evolutivos, se trata de un proceso progresivo e integrado que avanza si no recibe tratamiento, ocasionando graves repercusiones en la calidad de vida de los pacientes afectados9. De acuerdo a Prusiner (premio nobel de medicina 1997), en todas las enfermedades neurodegenerativas hay algún tipo de proceso anormal de la función neuronal. Las enfermedades neurodegenerativas son la consecuencia de anormalidades en el proceso de ciertas proteínas que intervienen en el ciclo celular, por lo tanto da lugar al cúmulo de las mismas en las neuronas o en sus proximidades, disminuyendo o anulando sus funciones, como la enfermedad de Alzheimer y el mismo SXF. La proteína FMRP (Fragile Mental Retardation Protein), esencial para el desarrollo cognitivo normal, ha sido relacionada con la vía piramidal del dolor10-11-12. El Síndrome de X Frágil13-14 (SXF), se debe a la mutación del Gen (FMR-1). Como consecuencia de la mutación, el gen se inactiva y no puede realizar la función de sintetizar la proteína FMRP. Por su incidencia se le considera la primera causa de Deficiencia Mental Hereditaria sólo superada por el Síndrome de Down. La electroencefalografía (EEG) es el registro de la actividad bioeléctrica cerebral que ha traído el desarrollo diario de los estudios clínicos y experimentales para el descubrimiento, diagnóstico y tratamiento de un gran número de anormalidades neurológicas y fisiológicas del cerebro y el resto del sistema nervioso central (SNC) incluyendo el dolor. El objetivo de la presente investigación es por medio de un estudio multimodal, desarrollar nuevas formas de presentación diagnóstica mediante técnicas avanzadas de procesado de señal y de imagen, determinando así los vínculos entre las evaluaciones cognitivas y su correlación anatómica con la modulación al dolor presente en patologías relacionadas con proteína FMRP. Utilizando técnicas biomédicas (funcionalestructural) para su caracterización. Para llevar a cabo esta tarea hemos utilizado el modelo animal de ratón. Nuestros resultados en este estudio multimodal demuestran que hay alteraciones en las vías de dolor en el modelo animal FMR1-KO, en concreto en la modulación encefálica (dolor neuropático), los datos se basan en los resultados del estudio estructural (imagen histología), funcional (EEG) y en pruebas de comportamiento (Laberinto de Barnes). En la Histología se muestra una clara asimetría estructural en el modelo FMR1 KO con respecto al control WT, donde el hemisferio Izquierdo tiene mayor densidad de masa neuronal en KO hembras 56.7%-60.8%, machos 58.3%-61%, en WT hembras 62.7%-62.4%, machos 55%-56.2%, hemisferio derecho-izquierdo respectivamente, esto refleja una correlación entre hemisferios muy baja en los sujetos KO (~50%) con respecto a los control WT (~90%). Se encontró correlación significativa entre las pruebas de memoria a largo plazo con respecto a la asimetría hemisférica (r = -0.48, corregido <0,05). En el estudio de comportamiento también hay diferencias, los sujetos WT tuvieron 22% un de rendimiento en la memoria a largo plazo, mientras que en los machos hay deterioro de memoria de un 28% que se corresponden con la patología en humanos. En los resultados de EEG estudiados en el hemisferio izquierdo, en el área de la corteza insular, encuentran que la latencia de la respuesta al potencial evocado es menor (22vs32 15vs96seg), la intensidad de la señal es mayor para los sujetos experimentales FMR1 KO frente a los sujetos control, esto es muy significativo dados los resultados en la histología (140vs129 145vs142 mv). Este estudio multimodal corrobora que las manifestaciones clínicas del SXF son variables dependientes de la edad y el sexo. Hemos podido corroborar en el modelo animal que en la etapa de adulto, los varones con SXF comienzan a desarrollar problemas en el desempeño de tareas que requieren la puesta en marcha de la función ejecutiva central de la memoria de trabajo (almacenamiento temporal). En el análisis del comportamiento es difícil llegar a una conclusión objetiva, se necesitan más estudios en diferentes etapas de la vida corroborados con resultados histológicos. Los avances logrados en los últimos años en su estudio han sido muy positivos, de tal modo que se están abriendo nuevas vías de investigación en un conjunto de procesos que representan un gran desafío a problemas médicos, asistenciales, sociales y económicos a los que se enfrentan los principales países desarrollados, con un aumento masivo de las expectativas de vida y de calidad. Las herramientas utilizadas en el campo de las neurociencias nos ofrecen grandes posibilidades para el desarrollo de estrategias que permitan ser utilizadas en el área de la educación, investigación y desarrollo. La genética determina la estructura del cerebro y nuestra investigación comprueba que la ausencia de FMRP también podría estar implicada en la modulación del dolor como parte de su expresión patológica siendo el modelo animal un punto importante en la investigación científica fundamental para entender el desarrollo de anormalidades en el cerebro. ABSTRACT Pain is a common symptom in medical practice. In Spain, a study conducted in 2000 each medical professional treats an average of 181 patients with pain per month, most of them with chronic moderate pain. 7% -8% of the European population is affected and up to 5% can be serious, it is estimated to affect more than two million people in Spain. In Primary Care, patients with neuropathic pain have much higher rates of depression. Neuropathic pain is caused by damage or disease affecting the somatosensory system, is a public health problem with high labor costs, there are relatively unfamiliar with the peculiarities in diagnosis and treatment, failing that, the pain is perpetuated and becomes rebellious to treat, in most cases becomes chronic. The pathophysiological mechanisms are evolutionary, its a progressive, if untreated, causing severe impact on the quality of life of affected patients. According to Prusiner (Nobel Prize for Medicine 1997), all neurodegenerative diseases there is some abnormal process of neuronal function. Neurodegenerative diseases are the result of abnormalities in the process of certain proteins involved in the cell cycle, reducing or canceling its features such as Alzheimer's disease and FXS. FMRP (Fragile Mental Retardation Protein), is essential for normal cognitive development, and has been linked to the pyramidal tract pain. Fragile X Syndrome (FXS), is due to mutation of the gene (FMR-1). As a consequence of the mutation, the gene is inactivated and can not perform the function of FMRP synthesize. For its incidence is considered the leading cause of Mental Deficiency Hereditary second only to Down Syndrome. Electroencephalography (EEG) is the recording of bioelectrical brain activity, is a advancement of clinical and experimental studies for the detection, diagnosis and treatment of many neurological and physiological abnormalities of the brain and the central nervous system, including pain. The objective of this research is a multimodal study, is the development of new forms of presentation using advanced diagnostic techniques of signal processing and image, to determine the links between cognitive evaluations and anatomic correlation with pain modulation to this protein FMRP-related pathologies. To accomplish this task have used the mouse model. Our results in this study show alterations in multimodal pain pathways in FMR1-KO in brain modulation (neuropathic pain), the data are based on the results of the structural study (histology image), functional (EEG) testing and behavior (Barnes maze). Histology In structural asymmetry shown in FMR1 KO model versus WT control, the left hemisphere is greater density of neuronal mass (KO females 56.7% -60.8%, 58.3% -61% males, females 62.7% -62.4 WT %, males 55% -56.2%), respectively right-left hemisphere, this reflects a very low correlation between hemispheres in KO (~ 50%) subjects compared to WT (~ 90%) control. Significant correlation was found between tests of long-term memory with respect to hemispheric asymmetry (r = -0.48, corrected <0.05). In the memory test there are differences too, the WT subjects had 22% yield in long-term memory, in males there memory impairment 28% corresponding to the condition in humans. The results of EEG studied in the left hemisphere, in insular cortex area, we found that the latency of the response evoked potential is lower (22vs32 15vs96seg), the signal strength is higher for the experimental subjects versus FMR1 KO control subjects, this is very significant given the results on histology (140vs129 145vs142 mv). This multimodal study confirms that the clinical manifestations of FXS are dependent variables of age and sex. We have been able to corroborate in the animal model in the adult stage, males with FXS begin developing problems in the performance of tasks that require the implementation of the central executive function of working memory (temporary storage). In behavior analysis is difficult to reach an objective conclusion, more studies are needed in different life stages corroborated with histologic findings. Advances in recent years were very positive, being opened new lines of research that represent a great challenge to physicians, health care, social and economic problems facing the major developed countries, with a massive increase in life expectancy and quality. The tools used in the field of neuroscience offer us great opportunities for the development of strategies to be used in the area of education, research and development. Genetics determines the structure of the brain and our research found that the absence of FMRP might also be involved in the modulation of pain as part of their pathological expression being an important animal model in basic scientific research to understand the development of abnormalities in brain.

Dopamine signaling is essential in cognitive process and motor performance

La dopamina es uno de los principales neurotransmisores del sistema nervioso central y desempeña un papel esencial en diferentes funciones: neuroendocrinas, motivacionales/emocionales y, especialmente, motoras y cognitivas. Las funciones de la dopamina están media-das en gran medida por la estimulación de sus principales receptores D1 (D1R) y D2 (D2R). En esta tesis hemos estudiado el papel que ambos receptores desempeñan en los procesos de apren-dizaje y memoria, así como la regulación que ejercen sobre las neuronas estriatales TH-immunoreactivas (TH-ir) y su posible implicación en la respuesta motora. Para abordar este proyecto hemos utilizado ratones knock-out para el receptor D1 (Drd1a-/-) y D2 (Drd2-/-) ya que no existen compuestos farmacológicos capaces de diferenciar eficazmente entre receptores dopaminérgicos de la misma familia. Además, para el estudio de las neuronas TH-ir realizamos lesiones con 6-OHDA a ratones que posteriormente recibieron un tratamiento crónico con L-DOPA, siendo este el mecanismo más eficaz para inducir la expresión de las neuronas TH-ir objeto de nuestro estudio. Para completar todo ello realizamos test conductuales que evalúan respuesta motora, como el test del cilindro, y diferentes tipos de aprendizaje y me-moria para los cuales utilizamos test específicos. Entre estos test se encuentran: los laberintos de Barnes y Morris para memoria espacial, evitación activa/pasiva y condicionamiento del mie-do para el aprendizaje asociativo, y el reconocimiento de objetos para la memoria de reconoci-miento...

Situación nutricional y antioxidante de un colectivo de escolares españoles. Diferencias en función de la capacidad antioxidante de su dieta y de su composición corporal

La etapa infantil tiene una gran importancia desde el punto de vista nutricional, para el presente y futuro de los individuos. La alimentación equilibrada desempeña un papel fundamental en el crecimiento y desarrollo del niño, permitiendo mantener un estado de salud óptimo y mejorando su calidad de vida. Además, en la edad infantil se establecen gran parte de los hábitos y estilos de vida que persistirán a lo largo de toda la vida, entre ellos se establecen y conforman los hábitos alimentarios y las bases de la educación nutricional. En un metabolismo aeróbico, como el que caracteriza al cuerpo humano, se precisa del oxígeno para la mayoría de los procesos biológicos cuyo fin último es obtener energía, es decir, se produce la oxidación de los diferentes sustratos para obtener dicha energía a través de diferentes rutas metabólicas. Esta utilización de oxígeno en los procesos metabólicos, implica inevitablemente la formación de especies reactivas de oxígeno (ERO) o radicales libres, que favorecen los procesos de oxidación. Para compensar estos procesos, existen en el cuerpo humano una serie de sistemas de protección antioxidante que permiten la eliminación o transformación de las ERO en moléculas estables. Los sistemas biológicos están, por lo tanto, en un estado de equilibrio entre sustancias prooxidantes y su capacidad antioxidante. El desequilibrio a favor de la acción prooxidante es lo que se conoce como "estrés oxidativo", que puede conducir al daño celular y tisular, y finalmente al desarrollo de diferentes enfermedades: cáncer, arteriosclerosis, infarto de miocardio, procesos de isquemia/reperfusión, diabetes mellitus, asfixia neonatal, enfermedades inflamatorias, trastornos del sistema nervioso central, envejecimiento, ... Dentro de la alimentación encontramos nutrientes que median en este equilibrio oxidante-antioxidante, habiendo nutrientes que participan en el sistema de defensa antioxidante (vitamina C y E, carotenoides, flavonoides, melanoidinas, selenio, zinc..) y también sustancias que pueden actuar como prooxidantes (exceso de lípidos, proteínas, hierro o cobre)...

Análisis mediante acelerometría del patrón locomotor, tras la administración de morfina con o sin acepromacina, en el caballo

Los opiáceos producen una serie de efectos farmacológicos en los caballos entre los cuales destaca la analgesia, ejercida principalmente sobre el sistema nervioso central. No obstante, también producen otros efectos no deseados como son sedación, excitación, depresión cardio-respiratoria, disminución de la motilidad gastrointestinal, aumento de la actividad motora, leve hipertermia y, en dosis crecientes, sueño profundo y coma. El representante principal de este grupo farmacológico es la morfina, la cual ejerce un efecto analgésico muy potente en esta especie animal, haciendo que su uso sea de gran interés en la clínica equina. Actualmente, uno de los usos clínicos más interesantes de la morfina es el tratamiento del dolor ortopédico severo en el caballo. Sin embargo, el principal inconveniente es que la morfina también da lugar a las reacciones adversas generales de los opiáceos destacando las producidas sobre la actividad motora (marcha compulsiva), por lo que su uso estaría contraindicado en animales con problemas músculo esqueléticos que requieran guardar reposo. Estos efectos adversos indeseados, así como la ausencia relativa de evidencia con respecto a la producción de analgesia en caballos con enfermedades que se producen de manera natural hacen que su utilización sea más limitada y exista controversia en lo que respecta a su eficacia y uso clínico. Para controlar o prevenir los efectos indeseados de los opiáceos, éstos se pueden administrar dentro de un protocolo de neuroleptoanalgesia, es decir, administrar de manera conjunta un neuroléptico (tranquilizante o sedante) y un analgésico opioide. Esta combinación farmacológica permite reducir la excitación que producen los opiáceos, por lo que supone una buena alternativa en aquellos pacientes que requieran un efecto analgésico potente y en los que queramos evitar el riesgo que suponen algunos efectos adversos de los opiáceos...

Efectos de la ketamina o la alfaxalona y su combinación con diazepam o dexmedetomidina en el cerdo

La especie porcina constituye hoy en día la de elección en muchos modelos experimentales utilizados en investigación, debido principalmente, a sus similitudes anatómicas y fisiológicas y a su reactividad farmacológica con el hombre; sin embargo son animales de difícil manejo que se estresan con facilidad, por lo que la vía intramuscular constituye la vía más cómoda y fácil de utilizar. Tradicionalmente se ha utilizado, para la tranquilización y anestesia de la especie porcina la ketamina, combinada con benzodiacepinas o con agonistas de los receptores adrenérgicos α2 habituales; sin embargo, recientemente se están empleando nuevos y potentes fármacos para la tranquilización y anestesia de esta especie, entre los que se encuentran la dexmedetomidina, un agonista potente, eficaz y selectivo de los receptores adrenérgicos α2 sobre el sistema nervioso central y periférico. La bradicardia e hipotensión se encuentran entre sus efectos adversos más comunes, sin embargo ejerce un efecto leve sobre la ventilación y produce un excelente efecto sedante y antinociceptivo, disminuyendo los requerimientos de otros fármacos anestésicos intravenosos, con la ventaja de poder ser antagonizada, por lo que viene siendo utilizada en medicina veterinaria tanto en el campo de la anestesiología clínica como en la captura y manejo de animales exóticos. La dexmedetomidina se ha empleado tanto en medicina humana como en veterinaria de forma parenteral sola y/o combinada con ketamina o alfaxalona...

Bases anatómico-funcionales para el aprendizaje motor

Los contenidos de la Anatomía Funcional nos brindan los pilares fundamentales para comprender el aprendizaje motor, las formas básicas del movimiento y sus posibilidades de aplicación práctica en las diferentes esferas de expresión corporal. Para ello, es necesario, conocer cuál es la génesis del movimiento humano. El estudio del Sistema Nervioso Central (S.N.C), y más específicamente del Encéfalo, permite profundizar en aquellos aspectos NO visibles que se encargan de recibir e integrar la información proveniente del medio externo, procesarla, almacenar patrones de movimientos y a partir de esos datos recogidos, planificar y ejecutar el acto motor. La parte visible es la ejecución propiamente dicha por parte del sistema locomotor, quien responderá a lo que programó, ordenó y coordinó el sistema nervioso a partir de varias de sus estructuras, surgiendo el concepto de relación jerárquica del sistema nervioso motor. Por otro lado, los procesos de feeback y feedforward son esenciales para el desarrollo de las respuestas motoras en la anticipación y aprendizaje de esquemas motores nuevos. El objetivo central es brindar las herramientas necesarias para poder analizar cómo se origina el aprendizaje motor en el S.N.C y de esta manera, propiciar una mayor profundización de los procesos neuromusculares para mejorar la intervención docente, la reflexión y la discusión

Bases anatómico-funcionales para el aprendizaje motor

Los contenidos de la Anatomía Funcional nos brindan los pilares fundamentales para comprender el aprendizaje motor, las formas básicas del movimiento y sus posibilidades de aplicación práctica en las diferentes esferas de expresión corporal. Para ello, es necesario, conocer cuál es la génesis del movimiento humano. El estudio del Sistema Nervioso Central (S.N.C), y más específicamente del Encéfalo, permite profundizar en aquellos aspectos NO visibles que se encargan de recibir e integrar la información proveniente del medio externo, procesarla, almacenar patrones de movimientos y a partir de esos datos recogidos, planificar y ejecutar el acto motor. La parte visible es la ejecución propiamente dicha por parte del sistema locomotor, quien responderá a lo que programó, ordenó y coordinó el sistema nervioso a partir de varias de sus estructuras, surgiendo el concepto de relación jerárquica del sistema nervioso motor. Por otro lado, los procesos de feeback y feedforward son esenciales para el desarrollo de las respuestas motoras en la anticipación y aprendizaje de esquemas motores nuevos. El objetivo central es brindar las herramientas necesarias para poder analizar cómo se origina el aprendizaje motor en el S.N.C y de esta manera, propiciar una mayor profundización de los procesos neuromusculares para mejorar la intervención docente, la reflexión y la discusión

Bases anatómico-funcionales para el aprendizaje motor

Los contenidos de la Anatomía Funcional nos brindan los pilares fundamentales para comprender el aprendizaje motor, las formas básicas del movimiento y sus posibilidades de aplicación práctica en las diferentes esferas de expresión corporal. Para ello, es necesario, conocer cuál es la génesis del movimiento humano. El estudio del Sistema Nervioso Central (S.N.C), y más específicamente del Encéfalo, permite profundizar en aquellos aspectos NO visibles que se encargan de recibir e integrar la información proveniente del medio externo, procesarla, almacenar patrones de movimientos y a partir de esos datos recogidos, planificar y ejecutar el acto motor. La parte visible es la ejecución propiamente dicha por parte del sistema locomotor, quien responderá a lo que programó, ordenó y coordinó el sistema nervioso a partir de varias de sus estructuras, surgiendo el concepto de relación jerárquica del sistema nervioso motor. Por otro lado, los procesos de feeback y feedforward son esenciales para el desarrollo de las respuestas motoras en la anticipación y aprendizaje de esquemas motores nuevos. El objetivo central es brindar las herramientas necesarias para poder analizar cómo se origina el aprendizaje motor en el S.N.C y de esta manera, propiciar una mayor profundización de los procesos neuromusculares para mejorar la intervención docente, la reflexión y la discusión

Aporte de una actividad f?sica en el mejoramiento de la motricidad gruesa y la detecci?n temprana de su retraso en ni?os de 4-5 a?os

La actividad f?sica es un factor que determina la calidad de vida, el desarrollo motor grueso de los preescolares forma parte fundamental para desarrollarse como seres ?ntegros, es a trav?s del movimiento que los ni?os se conocen a s? mismos y perciben el mundo exterior, el juego permite desarrollar una serie de destrezas y habilidades en los ni?os que logra potencializar su desarrollo. Tomando en consideraci?n la etapa preescolar como eje fundamental debido a que esta etapa permite moldear y perfeccionar los ni?os mediante estimulaciones positivas que contribuyan a desarrollarse de forma normal, actividades como correr, saltar, caminar, nadar, son actividades motoras que desde el nacimiento y a trav?s de la maduraci?n del sistema nervioso central se van adquiriendo y modificando seg?n las demandas del ambiente. Resulta importante que a medida del crecimiento de los ni?os se encuentren siempre en acompa?amiento con sus padres o cuidadores son estos los encargados de permitir la supervivencia del ni?o y brindarle un ?ptimo desarrollo, al ser la primera fuente de socializaci?n estos son los primeros en detectar alg?n retraso en el desarrollo y la importancia de detectarlo a tiempo es utilizar una serie de actividades que eviten y disminuyan esto con la finalidad de que el ni?o alcance todas sus habilidades seg?n el tiempo esperado; la revisi?n te?rica realizada para la presente investigaci?n da cuenta de que la estimulaci?n temprana y la actividad f?sica recreativa(juego) contribuyen positivamente en el desarrollo del ni?o y deben considerarse como una herramienta fundamental en su desarrollo.

Cianocobalamina inhalada: una alternativa terapéutica eficaz y segura

La deficiencia de vitamina B12 o cobalamina es un trastorno nutricional frecuente, cuyo diagnóstico y tratamiento precoz es importante, debido a que es una causa reversible de alteración de la hematopoyesis y desmielinización del sistema nervioso central. La ingesta insuficiente de dicha vitamina junto con las alteraciones anatómicas o funcionales del estómago, páncreas e íleon terminal son las causas asociadas al déficit. Presentamos tres casos clínicos de pacientes con deficiencia de cobalamina secundaria a malabsorción intestinal tras cirugía bariátrica, asociada a mecanismos autoinmunes y a enfermedad inflamatoria intestinal respectivamente, que condicionaba una falta de respuesta al tratamiento con cianocobalamina oral a altas dosis. Además presentaban contraindicación para la administración de cianocobalamina intramuscular por el uso de anticoagulantes orales. En dichos pacientes, el uso de una formulación de cianocobalamina inhalada proporcionó una adecuada absorción de la misma, normalización de las concentraciones séricas de cobalamina y sin la existencia de efectos secundarios.

Factores de riesgo en primera crisis convulsiva en menores de 16 años: Hospital Vicente Corral Moscoso 2000-2001

Con el objetivo de determimar los factores de riesgode la primera crisis epiléptica en menores de 16 años, se realiza el estudio de caso-control, a un universo de niños de 0-16 años, atendidos en el hospital Vicente Corral Moscoso entre octubre 2000 a septiembre de 2001, con primera crisis epiléptica. Controles, por cada 2 niños de igual edad y sexo sin crisis y sin patología neurológica. Recolección de la información: mediante un formulario con información proporcionada por el niño, acompañantes y la que consta en la historia clíonica. La categorización de las crisis se realizó de acuerdo a la recomendación de la Comisión sobre Clasificación y Terminología de la Liga Internacional contra la Epilepsia. Resultados: se encuentra 143 casos. Varones 59.4, mujeres 40.6. Menores de 5 años 81. Con crisis generalizadas 65, de origen sintomático agudo (78.3). Las principales causas fueron: fiebre, infecciones del sistema nervioso central, hipoxia, trauma encefalocraneano, trastornos metabólicos y tóxicos. Los factores de riesgo (estadísticamente significativos, p menor que 0.05) son: asfixia perinatal, parto atendido por empírico, recién nacido pequeño para la edad gestacional, malformación congénira, anormalidad de actividades diarias y desarrollo psicomotor, desnutrición, espasmo del sollozo, antecedentes personales de crisis febriles, antecedentes familiares de crisis afebril única, antecedentes de epilepsia en familiares que no pertenecen al primer grado de consanguinidad. Conclusiones. La primera crisis epiléptica fue más frecuente en varones, menores de 5 años, con crisis generalizadas , de origen sintomático agudo y los factores de riesgo estuvieron relacionados a aspectos pre-perinatales, anormalidad de la actividad diaria y del desarrollo psicomotor, desnutrición, episodios paroxísticos personales y antecedentes convulsivos familiares

Análisis de la neurogénesis cortical en el desarrollo cerebral de ratones carentes del receptor de ácido lisofosfatídico LPA1

El ácido lisofosfatídico (LPA) es un fosfolípido sencillo con propiedades de señalización extracelular mediadas por receptores de membrana específicos acoplados a proteínas G. Actualmente se conocen hasta 6 tipos de receptores diferentes para el LPA. El receptor LPA1 se expresa en la zona neurogénica del cerebro en desarrollo, en la zona ventricular (VZ), lo que sugiere su implicación en la neurogénesis. A pesar de los numerosos estudios farmacológicos que han aportado datos de los efectos del LPA en el sistema nervioso central (SNC) utilizando modelos in vitro, no es sino hasta que se dispuso de animales carentes del receptor, cuando se avanzó en el estudio de la función específica del receptor. Los primeros ratones obtenidos que permitían el estudio de pérdida de función del receptor LPA1 mostraron una alta mortalidad perinatal pero abrían una puerta excelente a nuevos estudios de caracterización del SNC en ausencia de vías específicas de señalización por LPA. En el presente trabajo se muestran resultados que demuestran una función destacada del receptor LPA1 en los precursores neuronales corticales durante el desarrollo cerebral, resultantes del análisis de la neurogénesis en una variante, que hemos venido a denominar Málaga, de un ratón nulo para-LPA1. Esta variante surge de forma espontánea durante la expansión de la colonia original y porta un fenotipo con defectos observables en el SNC, a la vez que muestra una viabilidad perinatal casi completa, lo que ha permitido su caracterización. Nuestros resultados muestran alteraciones significativas en la neurogénesis cortical embrionaria, en el patrón proliferativo de la zona ventricular, afectando al tipo de división y la posterior diferenciación, con expresión de marcadores neuronales de forma prematura en la capa cortical y alteración de la expresión de factores de transcripción. Estos defectos de la neurogénesis en ausencia de la vía de señalización por LPA1 se asocian con defectos en el patrón migratorio neuronal, indicativos de alteraciones de tipo estructural y funcional, y que generan, en última instancia, una reducción del grosor de la pared cortical y del número de neuronas en diferentes capas corticales, especialmente las profundas donde se detecta, además, un nivel inusualmente mayor de apoptosis. Los resultados que mostramos en esta memoria reflejan, con ello, la necesidad del receptor LPA1 para el desarrollo normal cerebral y acentúan el importante papel que el modelo de animal nulo para LPA1 de la variedad Málaga ha representado para el estudio de la señalización mediada por este receptor. A la fecha actual, el uso de este ratón ha permitido un avance muy significativo en el campo y sigue siendo objeto de estudio por nuestro grupo de investigación y por diferentes colaboradores a nivel nacional e internacional.

Papel de la serotonina periférica en la secreción de insulina y la homeostasis de la glucosa

La función más conocida de la serotonina (5-Hidroxi-triptamina, 5HT) se refiere a su acción en el Sistema Nervioso Central (SNC). Sin embargo, la mayoría de la 5HT corporal se genera periféricamente, principalmente en las células enterocromafines del intestino. Se ha descrito que la célula β-pancreática posee un sistema serotoninér-gico propio que le permite sintetizar, almacenar, secretar y responder a la 5HT extracelular a través de sus receptores, de los que se conocen numerosos subtipos agrupados en 7 familias (Htr1-7). Interesantemente, la 5HT se libera conjuntamente con la insulina y sólo recientemente se ha descifrado parte de su significado biológico, que incluiría una compleja combinación de efectos intra y extra-celulares que eventualmente podrían jugar un papel en la regulación de la secreción de esta hormona. De forma fisiológica, la expresión de las enzimas involucradas en la síntesis de 5HT y de sus receptores se modifica marcadamente en células β durante la gestación, en coincidencia con un incremento en el potencial secretor de insulina (vía la acción del receptor ionotrópico Htr3a) y un aumento en la masa de células β (vía la acción de receptores Htr1d y Htr2b). En otros tejidos, se ha sugerido que la 5HT procedente del intestino promueve la gluconeogéne-sis hepática y la lipólisis en adipocitos durante el ayuno, por medio de su acción sobre el receptor Htr2b. En conjunto, estos hallazgos sugieren que la 5HT periférica podría tener un rol importante en la homeostasis de la glucosa por medio de la expresión y activación diferencial de receptores de superficie en células clave, tales como hepatocitos, adipocitos y células β-pancreáticas.

Aplicación del Vendaje Neuromuscular en Logopedia

Este método de vendaje consiste en la colocación de un esparadrapo o cinta elástica adhesiva en la zona sobre la que se quiere actuar, favoreciendo así la función muscular y circulatoria, tanto sanguínea, como linfática ofreciendo una estimulación propioceptiva y actuando como analgésico además de actuar sobre la fascia externa con las consecuencia s beneficiosas que esto conlleva . Existen distintas técnicas de aplicación dependiendo de la zona y los efectos que queramos conseguir. Los beneficios que nos aporta el vendaje neuromuscular son muy amplios y pueden ser explicados desde la neurofisiología, la neuromecánica y la fisiología muscular: Efecto circulatorio : gracias a la elasticidad del vendaje y a la forma en que se aplica , con la zona a tratar en posición de estiramiento (por regla general ) pero sin estirar el vendaje. Debido a estas dos circunstancias, cuando la estructura a tratar vuelve a su posición inicial, la elasticidad del vendaje hace que se produzca una elevación de la piel formando pliegues cutáneos superficiales llamados circunvoluciones , que aumentan el espacio celular subcutáneo donde se encuentran capilares sanguíneos y perilinfáticos; de esta forma se consigue un aumento de la circulación de la zona en la que se aplica el kinesiotape Efecto analgésico : el aumento del espacio celular subcutáneo que provoca el vendaje , consigue que disminuya la presión de los mecanorreceptores ubicados en este espacio, y de esta forma se reducen las aferencias nociceptivas. Este aumento del espacio celular subcutáneo también mejora la circulación local, favoreciendo el drenaje de los detritos tisulares y de los mediadores inflamatorios acumulados en la zona lesionada Efecto neuromecánico: la elasticidad del vendaje hace que éste se retraiga hacia el primer punto al que se adhiere a la piel (llamado base del vendaje). Esta tracción sobre la piel y sobre la fascia superficial tensa las fibras de colágeno ubicadas perpendicular y diagonalmente entre esta última y la fascia profunda, desencadenando un reflejo protector para evitar el sobreestiramiento de estos tejidos ubicados en el tejido celular subcutáneo; dicho reflejo consiste en que la fascia profunda se desliza en el mismo sentido que la superficial haciendo que los tejidos comprendidos entre ambas vuelvan a la posición de reposo o silencio neurológico. Acompañando a la fascia profunda, por compartir inervación, irá también el músculo. Por tanto, en las aplicaciones musculares, en función del sentido en el que apliquemos el vendaje neuromuscular (de origen a inserción o de inserción a origen), el músculo tenderá hacia el acortamiento o hacia la elongación , es decir, se tonificará o se relajará Neurofisiológicamente, el kinesiotape aporta información exteroceptiva que es recogida por los mecano receptores ubicados en la piel y las fascias, y es transmitida en sentido aferente hacia el sistema nervioso central influyendo en la regulación del movimiento normal (fuerza, dirección, amplitud, coordinación, etc) . A esto hay que añadirle el soporte externo que supone para la articulación, favoreciendo la biomecánica articular y el funcionamiento muscular En el campo de la Logopedia su uso actualmente, no está muy extendido y sus beneficios no son demasiado conocidos. Sin embargo, usado como complemento, como ayuda en los tratamientos logopédicos, queda cada vez más demostrado En logopedia, son muchas las patologías que pueden beneficiarse de la utilización del vendaje neuromuscular: disfonía, disfagia, deglución atípica, hipotonía o hipertonía muscular, parálisis facial, reeducación respiratoria... También se puede ampliar a tratamientos en aquellos casos en los que es necesario actuar sobre determinados músculos para conseguir una función concreta: Para tonificar la musculatura facial en casos de debilidad muscular. Para conseguir un óptimo cierre labial Para reducir la sialorrea (babeo) Para la relajación de los músculos laríngeos y/ o faciales en casos de hipertonía o exceso de tono Para estabilizar y controlar la mandíbula Para aumentar la capacidad inspiratoria y el diámetro torácico Para conseguir un adecuado posicionamiento del cuello.