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Número de MHC en neuronas

Número de MHC en neuronas


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He leído que las neuronas tienen proporcionalmente menos moléculas de MHC que otras células del cuerpo. ¿Cuál es la ventaja de esto?


La presentación de antígenos por MHC inducirá una respuesta citotóxica por parte del sistema inmunológico, lo que generalmente es algo bueno en el cuerpo, ya que la mayoría de las células pueden simplemente dividirse y replicarse nuevamente. Las neuronas, sin embargo, son particularmente ineficaces para regenerarse de un ataque de este tipo y no son fáciles de conseguir; ¡también son bastante importantes! Mejor no arriesgarse, ¿eh?

Dicho esto, la expresión neuronal de MHC es en realidad un caso bastante complejo, y este artículo de acceso abierto es un buen comienzo en la madriguera del conejo (consulte también aquí, aquí y aquí si tiene acceso).


Número de MHC en neuronas - Biología

Las neuronas y la glía coordinan acciones y transmiten señales en el SNC y SNP.

Objetivos de aprendizaje

Recordar las diferencias de estructura y función entre los sistemas nerviosos central y periférico.

Conclusiones clave

Puntos clave

  • El sistema nervioso central contiene el cerebro y la médula espinal; el sistema nervioso periférico está formado por nervios, neuronas motoras, el sistema nervioso autónomo y el sistema nervioso entérico.
  • El sistema nervioso coordina las acciones voluntarias e involuntarias del cuerpo transmitiendo señales desde el cerebro a otras partes del cuerpo y escuchando la retroalimentación.
  • Los sistemas nerviosos varían en los diferentes animales, algunos invertebrados carecen de un verdadero sistema nervioso o un verdadero cerebro, mientras que otros invertebrados tienen un cerebro y un sistema de nervios.
  • A diferencia de los vertebrados, no todos los invertebrados tienen tanto un SNC como un SNP, sus cordones nerviosos están ubicados ventralmente en lugar de dorsalmente.
  • Las funciones del sistema nervioso las realizan dos tipos de células: las neuronas, que transmiten señales entre ellas y de una parte del cuerpo a otra, y la glía, que regula la homeostasis, brindando apoyo y protección a la función de las neuronas.

Términos clave

  • neurona: célula del sistema nervioso que conduce los impulsos nerviosos que consta de un axón y varias dendritas
  • sistema nervioso: un sistema de órganos que coordina las acciones voluntarias e involuntarias del cuerpo y transmite señales entre diferentes partes del cuerpo
  • células gliales: célula del sistema nervioso que apoya y protege las neuronas

El sistema nervioso: Introducción

El sistema nervioso coordina las acciones voluntarias e involuntarias del cuerpo y transmite señales entre diferentes partes del cuerpo. El tejido nervioso surgió por primera vez en organismos parecidos a gusanos hace aproximadamente 550 a 600 millones de años. En la mayoría de los tipos de animales vertebrados, consta de dos partes principales: el sistema nervioso central (SNC) y el sistema nervioso periférico (SNP). El SNC contiene el cerebro y la médula espinal. El SNP se compone principalmente de nervios, que son fibras largas que conectan el SNC con todas las demás partes del cuerpo. El SNP incluye las neuronas motoras (que median el movimiento voluntario), el sistema nervioso autónomo (que comprende el sistema nervioso simpático y el sistema nervioso parasimpático, que regulan las funciones involuntarias) y el sistema nervioso entérico (una parte semiindependiente del sistema nervioso cuya función es controlar el sistema gastrointestinal).

El sistema nervioso realiza varias funciones simultáneamente. Por ejemplo, mientras lee, el sistema visual está procesando lo que se ve en la página, el sistema motor controla el giro de las páginas (o el clic del mouse), la corteza prefrontal mantiene la atención. Incluso las funciones fundamentales, como la respiración y la regulación de la temperatura corporal, están controladas por el sistema nervioso. Un sistema nervioso es el centro de control de un organismo: procesa la información sensorial del exterior (y del interior) del cuerpo y controla todos los comportamientos, desde comer hasta dormir y encontrar pareja.

El sistema nervioso en el trabajo: El sistema nervioso de un atleta está trabajando duro durante la planificación y ejecución de un movimiento tan preciso como un salto de altura. Partes del sistema nervioso están involucradas en determinar qué tan fuerte empujar y cuándo girar, así como controlar los músculos de todo el cuerpo que hacen posible este complicado movimiento sin derribar la barra, todo en solo unos segundos.

Los sistemas nerviosos de todo el reino animal varían en estructura y complejidad. Algunos organismos, como las esponjas marinas, carecen de un verdadero sistema nervioso. Otros, como las medusas, carecen de un verdadero cerebro. En cambio, tienen un sistema de células nerviosas separadas pero conectadas (neuronas) llamado & # 8220nerve net & # 8221. Los equinodermos, como las estrellas de mar, tienen células nerviosas que están agrupadas en fibras llamadas nervios. Los gusanos planos del phylum Platyhelminthes tienen un sistema nervioso central, formado por un pequeño & # 8220brain & # 8221 & # 8221 y dos cordones nerviosos, y un sistema nervioso periférico que contiene un sistema de nervios que se extiende por todo el cuerpo. El sistema nervioso de los insectos es más complejo, pero también bastante descentralizado. Contiene un cerebro, un cordón nervioso ventral y ganglios (grupos de neuronas conectadas). Estos ganglios pueden controlar movimientos y comportamientos sin intervención del cerebro. Los pulpos pueden tener el más complicado de los sistemas nerviosos invertebrados. Tienen neuronas que están organizadas en lóbulos especializados y ojos que son estructuralmente similares a las especies de vertebrados.

Varios sistemas nerviosos: (a) En los cnidarios, las células nerviosas forman una red nerviosa descentralizada. (b) En los equinodermos, las células nerviosas se agrupan en fibras llamadas nervios. (c) En animales que exhiben simetría bilateral, como las planarias, las neuronas se agrupan en un cerebro anterior que procesa la información. (d) Además de un cerebro, los artrópodos tienen grupos de cuerpos de células nerviosas, llamados ganglios periféricos, ubicados a lo largo del cordón nervioso ventral. Los moluscos, como los calamares y los pulpos, que deben cazar para sobrevivir, tienen cerebros complejos que contienen millones de neuronas. En (f) vertebrados, el cerebro y la médula espinal comprenden el sistema nervioso central, mientras que las neuronas que se extienden al resto del cuerpo comprenden el sistema nervioso periférico.

En comparación con los invertebrados, los sistemas nerviosos de los vertebrados son más complejos, centralizados y especializados. Si bien existe una gran diversidad entre los diferentes sistemas nerviosos de los vertebrados, todos comparten una estructura básica: un SNC y un SNP. Una diferencia interesante entre los sistemas nerviosos de los invertebrados y los vertebrados es que los cordones nerviosos de muchos invertebrados se ubican ventralmente (cerca del abdomen), mientras que la médula espinal de los vertebrados se ubica dorsalmente (cerca de la espalda). Existe un debate entre los biólogos evolutivos sobre si estos diferentes planes del sistema nervioso evolucionaron por separado o si la disposición del plan corporal de los invertebrados de alguna manera & # 8220 flotó & # 8221 durante la evolución de los vertebrados.

El sistema nervioso está formado por neuronas, células especializadas que pueden recibir y transmitir señales químicas o eléctricas, y glía, células que brindan funciones de apoyo a las neuronas al desempeñar una función de procesamiento de información que es complementaria a las neuronas. Una neurona se puede comparar con un cable eléctrico: transmite una señal de un lugar a otro. Glia se puede comparar con los trabajadores de la compañía eléctrica que se aseguran de que los cables vayan a los lugares correctos, mantengan los cables y retiren los cables rotos. Aunque las células gliales dan soporte a las neuronas, la evidencia reciente sugiere que también asumen algunas de las funciones de señalización de las neuronas.


Biología celular molecular. 4ª edición.

En esta sección introductoria, describimos las características estructurales que son exclusivas de las neuronas y los tipos de señales eléctricas que utilizan para procesar y transmitir información. Luego presentamos las sinapsis, los sitios especializados donde las neuronas envían y reciben información de otras células, y algunos de los circuitos que permiten que grupos de neuronas coordinen procesos complejos. Cada uno de estos temas se tratará con más detalle en secciones posteriores del capítulo.


35.1 Neuronas y células gliales

Al final de esta sección, podrá hacer lo siguiente:

  • Enumerar y describir las funciones de los componentes estructurales de una neurona.
  • Enumere y describa los cuatro tipos principales de neuronas.
  • Comparar las funciones de diferentes tipos de células gliales.

Los sistemas nerviosos en todo el reino animal varían en estructura y complejidad, como lo ilustra la variedad de animales que se muestran en la Figura 35.2. Algunos organismos, como las esponjas marinas, carecen de un verdadero sistema nervioso. Otras, como las medusas, carecen de un cerebro verdadero y, en cambio, tienen un sistema de células nerviosas (neuronas) separadas pero conectadas llamado "red nerviosa". Los equinodermos, como las estrellas de mar, tienen células nerviosas agrupadas en fibras llamadas nervios. Los gusanos planos del filo Platyhelminthes tienen un sistema nervioso central (SNC), formado por un pequeño "cerebro" y dos cordones nerviosos, y un sistema nervioso periférico (SNP) que contiene un sistema de nervios que se extiende por todo el cuerpo. El sistema nervioso de los insectos es más complejo pero también bastante descentralizado. Contiene un cerebro, un cordón nervioso ventral y ganglios (grupos de neuronas conectadas). Estos ganglios pueden controlar movimientos y comportamientos sin intervención del cerebro. Los pulpos pueden tener el más complicado de los sistemas nerviosos invertebrados: tienen neuronas que están organizadas en lóbulos especializados y ojos que son estructuralmente similares a las especies de vertebrados.

En comparación con los invertebrados, los sistemas nerviosos de los vertebrados son más complejos, centralizados y especializados. Si bien existe una gran diversidad entre los diferentes sistemas nerviosos de los vertebrados, todos comparten una estructura básica: un SNC que contiene un cerebro y médula espinal y un SNP formado por nervios sensoriales y motores periféricos. Una diferencia interesante entre los sistemas nerviosos de los invertebrados y los vertebrados es que los cordones nerviosos de muchos invertebrados se ubican ventralmente, mientras que la médula espinal de los vertebrados se ubica dorsalmente. Existe un debate entre los biólogos evolutivos sobre si estos diferentes planes del sistema nervioso evolucionaron por separado o si la disposición del plan del cuerpo de los invertebrados de alguna manera "cambió" durante la evolución de los vertebrados.

Enlace al aprendizaje

Mire este video del biólogo Mark Kirschner discutiendo el fenómeno de “volteo” de la evolución de los vertebrados.

El sistema nervioso está formado por neuronas, células especializadas que pueden recibir y transmitir señales químicas o eléctricas, y glía, células que brindan funciones de apoyo a las neuronas al desempeñar una función de procesamiento de información que es complementaria a las neuronas. Una neurona se puede comparar con un cable eléctrico: transmite una señal de un lugar a otro. Glia se puede comparar con los trabajadores de la compañía eléctrica que se aseguran de que los cables vayan a los lugares correctos, mantengan los cables y retiren los cables rotos. Aunque la glía se ha comparado con los trabajadores, la evidencia reciente sugiere que también usurpa algunas de las funciones de señalización de las neuronas.

Existe una gran diversidad en los tipos de neuronas y glías que están presentes en diferentes partes del sistema nervioso. Hay cuatro tipos principales de neuronas y comparten varios componentes celulares importantes.

Neuronas

El sistema nervioso de la mosca de laboratorio común, Drosophila melanogaster, contiene alrededor de 100.000 neuronas, el mismo número que una langosta. Este número se compara con 75 millones en el ratón y 300 millones en el pulpo. Un cerebro humano contiene alrededor de 86 mil millones de neuronas. A pesar de estos números tan diferentes, el sistema nervioso de estos animales controla muchos de los mismos comportamientos, desde reflejos básicos hasta comportamientos más complicados como encontrar comida y cortejar pareja. La capacidad de las neuronas para comunicarse entre sí, así como con otros tipos de células, es la base de todos estos comportamientos.

La mayoría de las neuronas comparten los mismos componentes celulares. Pero las neuronas también son altamente especializadas: diferentes tipos de neuronas tienen diferentes tamaños y formas que se relacionan con sus roles funcionales.

Partes de una neurona

Como otras células, cada neurona tiene un cuerpo celular (o soma) que contiene un núcleo, retículo endoplásmico liso y rugoso, aparato de Golgi, mitocondrias y otros componentes celulares. Las neuronas también contienen estructuras únicas, ilustradas en la figura 35.3, para recibir y enviar las señales eléctricas que hacen posible la comunicación neuronal. Las dendritas son estructuras en forma de árbol que se extienden desde el cuerpo celular para recibir mensajes de otras neuronas en uniones especializadas llamadas sinapsis. Aunque algunas neuronas no tienen dendritas, algunos tipos de neuronas tienen múltiples dendritas. Las dendritas pueden tener pequeñas protuberancias llamadas espinas dendríticas, que aumentan aún más el área de superficie para posibles conexiones sinápticas.

Una vez que la dendrita recibe una señal, viaja pasivamente al cuerpo celular. El cuerpo celular contiene una estructura especializada, el montículo axónico que integra señales de múltiples sinapsis y sirve como unión entre el cuerpo celular y un axón. Un axón es una estructura en forma de tubo que propaga la señal integrada a terminaciones especializadas llamadas terminales de axón. Estos terminales, a su vez, hacen sinapsis con otras neuronas, músculos u órganos diana. Las sustancias químicas liberadas en los terminales de los axones permiten que las señales se comuniquen a estas otras células. Las neuronas suelen tener uno o dos axones, pero algunas neuronas, como las células amacrinas de la retina, no contienen ningún axón. Algunos axones están cubiertos de mielina, que actúa como aislante para minimizar la disipación de la señal eléctrica a medida que viaja por el axón, lo que aumenta en gran medida la velocidad de conducción. Este aislamiento es importante ya que el axón de una neurona motora humana puede tener una longitud de hasta un metro, desde la base de la columna hasta los dedos de los pies. En realidad, la vaina de mielina no forma parte de la neurona. La mielina es producida por células gliales. A lo largo del axón hay huecos periódicos en la vaina de mielina. Estos espacios se denominan nodos de Ranvier y son sitios donde la señal se "recarga" a medida que viaja a lo largo del axón.

Es importante señalar que una sola neurona no actúa sola; la comunicación neuronal depende de las conexiones que las neuronas establecen entre sí (así como con otras células, como las células musculares). Las dendritas de una sola neurona pueden recibir contacto sináptico de muchas otras neuronas. Por ejemplo, se cree que las dendritas de una célula de Purkinje en el cerebelo reciben contacto de hasta 200.000 otras neuronas.

Conexión visual

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es falsa?

  1. El soma es el cuerpo celular de una célula nerviosa.
  2. La vaina de mielina proporciona una capa aislante a las dendritas.
  3. Los axones llevan la señal del soma al objetivo.
  4. Las dendritas llevan la señal al soma.

Tipos de neuronas

Hay diferentes tipos de neuronas y el papel funcional de una neurona determinada depende íntimamente de su estructura. Existe una asombrosa diversidad de formas y tamaños de neuronas que se encuentran en diferentes partes del sistema nervioso (y entre especies), como lo ilustran las neuronas que se muestran en la figura 35.4.

Si bien hay muchos subtipos de células neuronales definidos, las neuronas se dividen ampliamente en cuatro tipos básicos: unipolar, bipolar, multipolar y pseudounipolar. La figura 35.5 ilustra estos cuatro tipos básicos de neuronas. Las neuronas unipolares tienen una sola estructura que se extiende fuera del soma. Estas neuronas no se encuentran en los vertebrados, pero se encuentran en los insectos donde estimulan los músculos o las glándulas. Una neurona bipolar tiene un axón y una dendrita que se extienden desde el soma. Un ejemplo de neurona bipolar es una célula bipolar de la retina, que recibe señales de las células fotorreceptoras que son sensibles a la luz y las transmite a las células ganglionares que llevan la señal al cerebro. Las neuronas multipolares son el tipo de neurona más común. Cada neurona multipolar contiene un axón y múltiples dendritas. Las neuronas multipolares se pueden encontrar en el sistema nervioso central (cerebro y médula espinal). Un ejemplo de neurona multipolar es una célula de Purkinje en el cerebelo, que tiene muchas dendritas ramificadas pero solo un axón. Las células pseudounipolares comparten características con las células unipolares y bipolares. Una célula pseudounipolar tiene un proceso único que se extiende desde el soma, como una célula unipolar, pero este proceso luego se ramifica en dos estructuras distintas, como una célula bipolar. La mayoría de las neuronas sensoriales son pseudounipolares y tienen un axón que se ramifica en dos extensiones: una conectada a las dendritas que reciben información sensorial y otra que transmite esta información a la médula espinal.

Conexión diaria

Neurogénesis

En un momento, los científicos creían que las personas nacían con todas las neuronas que tendrían. Las investigaciones realizadas durante las últimas décadas indican que la neurogénesis, el nacimiento de nuevas neuronas, continúa hasta la edad adulta. La neurogénesis se descubrió por primera vez en pájaros cantores que producen nuevas neuronas mientras aprenden canciones. Para los mamíferos, las nuevas neuronas también juegan un papel importante en el aprendizaje: cada día se desarrollan alrededor de 1000 nuevas neuronas en el hipocampo (una estructura del cerebro involucrada en el aprendizaje y la memoria). Si bien la mayoría de las nuevas neuronas morirán, los investigadores descubrieron que un aumento en el número de nuevas neuronas supervivientes en el hipocampo se correlacionaba con lo bien que las ratas aprendían una nueva tarea. Curiosamente, tanto el ejercicio como algunos medicamentos antidepresivos también promueven la neurogénesis en el hipocampo. El estrés tiene el efecto contrario. Si bien la neurogénesis es bastante limitada en comparación con la regeneración en otros tejidos, la investigación en esta área puede conducir a nuevos tratamientos para trastornos como el Alzheimer, el accidente cerebrovascular y la epilepsia.

¿Cómo identifican los científicos nuevas neuronas? Un investigador puede inyectar un compuesto llamado bromodesoxiuridina (BrdU) en el cerebro de un animal. Si bien todas las células estarán expuestas a BrdU, BrdU solo se incorporará al ADN de las células recién generadas que se encuentran en la fase S. Se puede usar una técnica llamada inmunohistoquímica para unir una etiqueta fluorescente a la BrdU incorporada, y un investigador puede usar microscopía fluorescente para visualizar la presencia de BrdU y, por lo tanto, nuevas neuronas en el tejido cerebral. La figura 35.6 es una micrografía que muestra neuronas marcadas con fluorescencia en el hipocampo de una rata.

Enlace al aprendizaje

Este sitio contiene más información sobre la neurogénesis, incluida una simulación de laboratorio interactiva y un video que explica cómo BrdU etiqueta nuevas células.

Si bien a menudo se piensa que la glía es el soporte del sistema nervioso, la cantidad de células gliales en el cerebro en realidad supera en número a la cantidad de neuronas en un factor de diez. Las neuronas no podrían funcionar sin las funciones vitales que cumplen estas células gliales. La glía guía a las neuronas en desarrollo a sus destinos, amortigua los iones y las sustancias químicas que de otro modo dañarían las neuronas y proporciona vainas de mielina alrededor de los axones. Los científicos han descubierto recientemente que también desempeñan un papel en la respuesta a la actividad nerviosa y en la modulación de la comunicación entre las células nerviosas. Cuando la glía no funciona correctamente, el resultado puede ser desastroso: la mayoría de los tumores cerebrales son causados ​​por mutaciones en la glía.

Tipos de glía

Hay varios tipos diferentes de glía con diferentes funciones, dos de las cuales se muestran en la figura 35.7. Los astrocitos, que se muestran en la figura 35.8a, hacen contacto con los capilares y las neuronas del SNC. Proporcionan nutrientes y otras sustancias a las neuronas, regulan las concentraciones de iones y sustancias químicas en el líquido extracelular y brindan soporte estructural para las sinapsis. Los astrocitos también forman la barrera hematoencefálica, una estructura que bloquea la entrada de sustancias tóxicas al cerebro. Se ha demostrado a través de experimentos de imágenes de calcio que los astrocitos, en particular, se activan en respuesta a la actividad nerviosa, transmiten ondas de calcio entre los astrocitos y modulan la actividad de las sinapsis circundantes. La glía satélite proporciona nutrientes y soporte estructural a las neuronas del SNP. La microglía limpia y degrada las células muertas y protege el cerebro de los microorganismos invasores. Los oligodendrocitos, que se muestran en la figura 35.8b, forman vainas de mielina alrededor de los axones en el SNC. Un axón puede ser mielinizado por varios oligodendrocitos y un oligodendrocito puede proporcionar mielina para múltiples neuronas. Esto es distinto del SNP, donde una sola célula de Schwann proporciona mielina para un solo axón, ya que toda la célula de Schwann rodea al axón. La glía radial sirve como andamiaje para el desarrollo de neuronas a medida que migran a sus destinos finales. Las células ependimarias recubren los ventrículos del cerebro llenos de líquido y el canal central de la médula espinal. Participan en la producción de líquido cefalorraquídeo, que sirve como cojín para el cerebro, mueve el líquido entre la médula espinal y el cerebro y es un componente del plexo coroideo.


Los elefantes tienen la mayoría de las neuronas. ¿Por qué no son los animales más inteligentes?

¿Por qué los elefantes no son los animales más inteligentes ya que tienen la mayor cantidad de neuronas? apareció originalmente en Quora: el lugar para adquirir y compartir conocimientos, capacitando a las personas para que aprendan de los demás y comprendan mejor el mundo.

Respuesta de Fabian van den Berg, neuropsicólogo, en Quora:

¿Por qué los elefantes no son los animales más inteligentes ya que tienen la mayor cantidad de neuronas?

A menudo escuchamos 'más grande es mejor', lo que podría ser cierto para los cheques de pago, pero no para otras cosas. Por supuesto que estoy hablando de cerebros, ¿qué más? La naturaleza tiene una asombrosa diversidad de vida, cada una con un cerebro único. Algunos de esos cerebros se convierten en órganos masivos, como el del elefante africano con un cerebro de 5 kg (11 libras) y 257 mil millones de neuronas. Algunos cerebros permanecen diminutos, como el de los gusanos redondos, que pesa solo una fracción de gramo con unas 300 neuronas en total. Los humanos se ubican en el medio, con un cerebro de 1.4 kg (3 libras) y más o menos 86 mil millones de neuronas.

Eso plantea la pregunta, si los humanos son superados por animales como los elefantes, ¿por qué somos la criatura autoproclamada más inteligente de la tierra? ¿Cómo es posible que un elefante con casi el triple de neuronas no se ría de nuestra lucha con la mecánica cuántica?

Como un reportaje de noticias a altas horas de la noche, la razón podría sorprenderlo. Para decirlo sin rodeos, los humanos no son tan especiales. Como se mencionó anteriormente, no tenemos el cerebro más grande con más neuronas. Tampoco tenemos el cerebro con la mayor superficie. Los delfines nos vencieron allí con sus pliegues cerebrales asombrosamente complejos. Nos acercamos un poco más si tenemos en cuenta el tamaño del cuerpo, pero perderíamos con un tití (una especie de pequeño mono que, sinceramente, no es tan brillante). Se desarrolló una nueva medida llamada "Cociente de encefalización" (EQ), que tiene en cuenta que la relación entre el tamaño del cerebro y el cuerpo no es lineal. Es toda una fórmula, pero nos dio lo que necesitábamos para nuestro ego, ¡estábamos en la cima! Según nuestro tamaño, tenemos un cerebro que es 7 veces más grande de lo que debería ser. Suena muy bien para nosotros, pero la medida falló un poco para otros animales. El mono rhesus debería ser más inteligente que un gorila si creyéramos su EQ, que no es el caso. Eso nos devuelve al punto de partida.

Los humanos no se destacan mucho en general, excepto cuando se trata de inteligencia. El tamaño absoluto del cerebro no es lo que nos hace inteligentes, ni tampoco el área de superficie, el EQ o la densidad neuronal. Entonces, ¿por qué un elefante, con un cerebro enorme y más neuronas, no es tan inteligente o incluso más inteligente que un humano? Aquí es donde la neurociencia y la biología se vuelven un poco complicadas, un ejemplo podría ayudar.

Considere la supercomputadora más rápida del mundo. En el momento de escribir este artículo, esa es la Cumbre realizada por IBM. Tiene una impresionante cantidad de 9.216 CPU, 27.648 GPU y puede realizar 200 billones de cálculos por segundo. A modo de comparación, se necesitaría que todas las personas en la tierra trabajaran juntas, haciendo 1 cálculo por segundo durante casi un año para hacer lo que esta máquina puede hacer en 1 segundo. Está configurado para modelar el universo, explorar el cáncer y descubrir la genética a una escala que no podemos imaginar. ¿Pero puede ejecutar Minecraft? No, no puede. Sin embargo, mi vieja computadora portátil i7 de cuatro núcleos puede ejecutar Minecraft sin problemas. ¿No es extraño, una computadora inmensa con más memoria y potencia de procesamiento de la que cabe en mi apartamento no puede ejecutar un juego simple que mi desvencijada computadora portátil? Tanto para las "super" computadoras.

La verdad es que no está diseñado para ejecutar Minecraft. Está hecho para ejecutar esos complejos modelos astronómicos y biológicos, mientras que mi computadora portátil está diseñada para ejecutar juegos y varias otras tareas útiles para mí. Estoy seguro de que con un poco de manipulación puedes hacer que cualquier juego se ejecute en esos sistemas, pero definitivamente te meterás en problemas por eso. Al comparar cerebros, el recuento absoluto de neuronas no es lo único que debemos observar. Al igual que la potencia de procesamiento absoluta no es lo único que buscas cuando necesitas jugar Minecraft. Qué hay en una máquina, cómo está conectada, cómo interactúa, todo cambia según el propósito de la computadora.

El cerebro humano y el cerebro de elefante son diferentes en más de un sentido. Las diferentes partes tienen diferentes concentraciones de neuronas, por ejemplo. A pesar de tener tres veces más neuronas, los elefantes solo tienen un tercio de neuronas en su corteza cerebral. La corteza es la parte del cerebro que asociamos con muchas "funciones cognitivas superiores" e inteligencia. Todas esas células del cerebro de elefante se concentran en otras áreas, como el cerebelo que se usa para los movimientos (esa trompa parece muy capaz).

La forma en que se arma el cerebro es otro factor. Estimamos que los neandertales tenían cerebros más grandes que nosotros, tenían capacidad para un cerebro de 1600 cm3. Cuando los investigadores cultivaron recientemente algo de materia cerebral neandertal, vimos que eran muy diferentes a los nuestros. Los mini-cerebros humanos eran esferas agradables y suaves, mientras que los cerebros de los neandertales eran más como palomitas de maíz. Las consecuencias aún no están claras, pero nos lleva a este punto: los cerebros son complicados. Los cerebros no son masas homogéneas de neuronas y células de soporte. Los cerebros tienen una estructura para ellos, las neuronas forman columnas y capas, tienen vías específicas para enviar y recibir información específica. La forma en que las neuronas están estructuradas y conectadas afecta qué y cómo procesan la información. Los diferentes animales tienen diferentes necesidades, diferentes sentidos y diferentes cuerpos. Los cerebros se forman para lidiar con todo eso. Un elefante necesita controlar su trompa para conseguir comida, no resolver problemas de matemáticas para sacar buenas notas.

Como se mencionó al principio, la naturaleza tiene una asombrosa diversidad de vidas y cerebros. Esos cerebros han sido esculpidos por la evolución durante millones de años, y a la evolución no le importa tanto la inteligencia como a nosotros. La evolución es un proceso sin objetivos, en lugar de eso, requiere más tiempo. "suficientemente bueno" Acercarse. Un organismo tiene que funcionar dentro de su entorno. Para nuestro elefante, el cerebro de un elefante es absolutamente perfecto para hacer cosas de elefantes, es el pináculo del elefante.

Los humanos tenían diferentes tácticas de supervivencia y desafíos evolutivos. No teníamos garras y no éramos muy grandes y fuertes, en cambio, éramos inteligentes y sociables. En términos evolutivos apostamos todo por nuestro cerebro, lo que se refleja en nuestra corteza cerebral. A diferencia de otras medidas, nuestra corteza cerebral suele estar en la parte superior en comparación con otros animales. Incluso cuando se compara con otros primates, nuestra corteza es asombrosa (más en organización que en tamaño). Requiere mucho combustible, por lo que es muy razonable suponer que ganamos a otros primates en el juego de la inteligencia porque comenzamos a cocinar. Pero esa es una historia para otro día.

La inteligencia es un concepto esquivo del que no sabemos con certeza qué hace que una especie sea más inteligente que otra. Pasará un tiempo antes de que tengamos respuestas definitivas, pero sabemos que tiene que ver con muchos factores. El tamaño del cerebro, la cantidad de neuronas, la cantidad de conexiones, las diferentes estructuras, las densidades, cómo están conectadas, todos juegan un papel. Ninguna medida puede explicar por qué algunos animales son más inteligentes que otros, y mucho menos por qué algunos humanos son más inteligentes que otros.

Un elefante no es tan inteligente como un humano, porque el cerebro de un elefante está formado y conectado para hacer cosas de elefante. Al igual que una supercomputadora no está hecha para jugar a Minecraft, sino que se enfoca en simular supernovas. Los cerebros humanos hacen cosas humanas en lugar de cosas de elefantes, de hecho, hacemos elefantes terribles.

No es el tamaño del cerebro lo que importa, sino cómo lo usas.

Esta pregunta apareció originalmente en Quora, el lugar para adquirir y compartir conocimientos, que permite a las personas aprender de los demás y comprender mejor el mundo. Puede seguir a Quora en Twitter, Facebook y Google+. Más preguntas:


Contenido

Las neuronas son las células que transmiten información en el sistema nervioso de un animal para que pueda sentir los estímulos de su entorno y comportarse en consecuencia. No todos los animales tienen neuronas Trichoplax y las esponjas carecen por completo de células nerviosas.

Las neuronas pueden estar empaquetadas para formar estructuras como el cerebro de los vertebrados o los ganglios neurales de los insectos.

El número de neuronas y su abundancia relativa en diferentes partes del cerebro es un determinante de la función neuronal y, en consecuencia, del comportamiento.

Todos los números de neuronas (excepto Caenorhabditis y Ciona) y todos los números de sinapsis (excepto Ciona) son estimaciones.

La corteza cerebral es una estructura de particular interés en la intersección entre la neuroanatomía comparada y la psicología cognitiva comparada. Históricamente, se había asumido que, dado que solo los mamíferos tienen una corteza cerebral, solo ellos se benefician de las funciones de procesamiento de información asociadas con ella, en particular la conciencia y el pensamiento. [57] Ahora se sabe que los reptiles no aviares también tienen una corteza cerebral y que las aves tienen un equivalente funcional llamado cresta ventricular dorsal (DVR), que de hecho parece ser una modificación posterior a la corteza reptil. Una comprensión moderna de la neuroanatomía comparada sugiere ahora que para todos los vertebrados, el palio corresponde aproximadamente a esta estructura general sensorial-asociativa. [58] También es una opinión ampliamente aceptada que los artrópodos y los gusanos estrechamente relacionados tienen una estructura equivalente, los corpora pedunculata, más comúnmente conocidos como cuerpos de hongos. De hecho, esta estructura en los invertebrados y el palio en los vertebrados pueden tener un origen evolutivo común de un ancestro común. [59]

Dada la función aparente de la estructura sensorial-asociativa, se ha sugerido que el número total de neuronas en el palio o sus equivalentes puede ser el mejor predictor de inteligencia al comparar especies, siendo más representativo que la masa o volumen cerebral total, cerebro- relación de masa corporal o cociente de encefalización (EQ). [1] Por tanto, se puede suponer razonablemente que el número total de neuronas en la estructura asociativa sensorial correspondiente de un animal se relaciona fuertemente con su grado de conciencia, amplitud y variedad de experiencias subjetivas e inteligencia. [1]

Los métodos utilizados para llegar a los números en esta lista incluyen el recuento de neuronas por fraccionador isotrópico, fraccionador óptico o estimación basada en correlaciones observadas entre el número de neuronas corticales y la masa cerebral dentro de taxones estrechamente relacionados. El fraccionamiento isotrópico a menudo se considera más sencillo y confiable que el fraccionamiento óptico, que puede producir tanto sobreestimaciones como subestimaciones. [60] La estimación basada en la masa cerebral y el taxón debe considerarse el método menos fiable.


Perseguir una proteína inmunitaria en el cerebro podría arrojar luz sobre el autismo

One lab at Princeton University is finding that a protein famous for its role in the immune system is also active in the brain and might be a key to understanding some cases of autism.

Fifteen years ago, the proteins that Princeton neuroscientist Lisa Boulanger has staked her career on weren’t even thought to exist in the brain. Known as major histocompatibility complex class I, or MHCI proteins, they are essential for an adaptive immune response. The thought at the time was that the brain was an area of the body where the immune system wasn’t active. It simply wouldn’t need MHCs.

An immunological surpriseAs a postdoc at Harvard, Boulanger was studying how depth perception forms in the brain, and did an unbiased screen for the genes responsible. Unexpectedly, MHC genes popped up.

“We assumed it was a mistake,” she said. “Because if you open any immunology textbook, the MHC chapter starts by saying it’s found in most nucleated cells in the body except neurons.”

But it wasn’t a mistake. In the years that followed, it became clear that MHCs weren’t just doing things in the brain with regard to vision, either. In the hippocampus, the brain’s learning and memory center, MHCs alter the strength of communication among neurons. And MHCs help limit the number of synapses.

“If you have 10 synapses where you should have two, you’ll have a big problem, potentially,” Boulanger says. “Even though bigger brain, more synapses sounds like a great idea, it’s actually not.”

Boulanger wanted to figure out how MHCs were performing this critical job, and knew that yet another unusual suspect also controlled synapse density: the insulin receptor. In the rest of the body, those receptors help regulate the amount of sugar in the bloodstream. But in neurons, signaling through them increases the number of synapses.

Boulanger remembered decades-old studies that suggested that MHCs might affect insulin receptor signaling in liver cells and fat cells. It seemed like a long shot, but she wondered if MHCs were insulin receptors might connect to what MHC was doing in the brain.

A graduate student, Tracy Dixon-Salazar, first looked to see whether insulin signaling was normal in mice without MHC. Consistent with a connection, signaling in the mice was abnormally high.

A visual testTo find out for sure, postdoctoral fellow Carolyn Tyler used a drug to block insulin signaling in brain samples from either normal mice, or those without MHC. Then it was time to count synapses.

The most direct way, Boulanger says, is to physically count them. Princeton undergraduate Joseph Park spent dozens of hours snapping pictures of brain slices on an electron microscope. Zooming in 4,000 times closer than the naked eye can see, synapses come into focus and become countable.

“This is something that you see in textbooks when you’re doing your training,” says Tyler. “To see it in your own tissue on the scope, up close, it’s really amazing.”

Even most neuroscientists, she says, don’t ever get a chance to personally see a synapse. To an untrained eye, the black and white images are difficult to decipher.

“If you’re not used to it, you would look at this picture and say this is a really bad satellite image of a very crowded city,” says Boulanger.

After mastering the skill of identification, Park saw that mice without MHC had about 20 percent more synapses than regular mice do. But in those same mice, the brain samples that had been treated with the drug were normal.

“When we fixed their insulin signaling using a drug, we fixed their synapse density,” says Boulanger. “That tells us this is actually the way that MHC is changing the number of synapses in the developing brain.”

The team published their results in the Journal of Neuroscience.

Manifold connection to diseaseThe findings might explain why inflammation — which increases MHC levels — might lead to insulin resistance and type 2 diabetes elsewhere in the body.

More troubling is the fact that MHC, even if in the brain, still can perform its immune duties, which include siting on the surface of cells and offering samples of what’s inside to T cells searching for infection.

“You have one molecular machine that’s moonlighting in these two places,” says Boulanger. “You could have some wanted or unwanted interactions between those two functions of this one group of proteins.”

Boulanger’s results are also consistent with an emerging understanding of some types of autism as a failure of the brain to trim its many connections, says Manny DiCicco-Bloom, a neuroscientist and child neurologist at Rutgers Robert Wood Johnson Medical School.

DiCicco-Bloom says the same drug that Boulanger found so effective in fixing the brain connections in the mice without MHC is also used to treat a disorder called tuberous sclerosis. Caused by a mutation in one of two genes, it’s often accompanied by autism. The drug, rapamycin, is used in short bursts to stave off tuberous growths in the heart, but it might also be doing more.

“We really probably can’t sanction giving children with autism rapamycin,” says DiCicco-Bloom. “But we can consider, and we have done a clinical trial with children who have tuberous sclerosis, to see whether it improves their social function.”

Insight into our pastThe clinical applications are intriguing, but Boulanger cautions that for now they are only speculative. On the other end, she’s also thinking about what MHC’s presence in the brain might mean in terms of evolution.

“Very primitive organisms have neurons and synapses, and the adaptive immune system is a relatively new thing,” says Boulanger. “So what if [MHC] came from the brain and the immune system borrowed it?”

For Boulanger, that prospect offers an exciting possibility: that the secrets she’s uncovered about immune proteins in the brain would return the favor, and help immunologists find the origins of our immune system.


Figure Locations

Figure 6 Variation in the tilt and roll of the TCR on top of the MHC. The left and right views are related by a 90° rotation about a horizontal axis. The MHC peptide backbones and the MHC helices are shown as gray tubes. The orientation axes are colored individually for each TCR. For 15 individual TCRs, the pseudo-twofold axes that relate the Vα and Vβ domains of the TCRs to each other are shown, giving a good estimate of the inclination (roll, tilt) of the TCR on top of the MHC. The TCR twofold axes tend to cluster around P4-P6 at the center of the interface. Labels are placed at the top of each axis. The figure also indicates any shifts of the TCR along the peptide where the Ob.1A12 and LC13 TCRs mark the extremes, centered around P1 and P6, respectively. 3A6 and SB27 also are outliers at present where they are centered on one half of the peptide.


Nerve Cell: Dendrites receive messages from other neurons. The message then moves through the axon to the other end of the neuron, then to the tips of the axon and then into the space between neurons. From there the message can move to the next neuron.

Neurons pass messages to each other using a special type of electrical signal. Some of these signals bring information to the brain from outside of your body, such as the things you see, hear, and smell. Other signals are instructions for your organs, glands and muscles.

Neurons receive these signals from neighbor neurons through their dendrites. From there, the signal travels to the main cell body, known as the soma. Next, the signal leaves the soma and travels down the axon to the synapse.

Myelin sheaths cover the axon and work like insulation to help keep the electrical signal inside the cell, which makes it move more quickly. As a final step, the signal leaves through the synapse to be passed along to the next nerve cell.

Let's look a bit closer at how this all works.


The human brain is the most ridiculously complex computer that’s ever existed, and mapping this dense tangle of neurons, synapses and other cells is nigh on impossible. But engineers at Google and Harvard have given it the best shot yet, producing a browsable, searchable 3D map of a small section of human cerebral cortex.

With about 86 billion neurons connecting via 100 trillion synapses, it’s a Herculean task to figure out exactly what each of them does and how those connections form the basis of thought, emotion, memory, behavior and consciousness. Daunting as it may be, though, teams of scientists around the world are rolling up their sleeves and trying to build a wiring diagram for the human brain – a so-called “connectome.”

Last year, researchers at Google and the Howard Hughes Medical Institute paved the way with a fruit fly brain connectome that encompassed about half of the insect’s full brain. Now, Google and the Lichtman Lab at Harvard have released a similar model of a tiny section of human brain.

The researchers started with a sample taken from the temporal lobe of a human cerebral cortex, measuring just 1 mm 3 . This was stained for visual clarity, coated in resin to preserve it, and then cut into about 5,300 slices each about 30 nanometers (nm) thick. These were then imaged using a scanning electron microscope, with a resolution down to 4 nm. That created 225 million two-dimensional images, which were then stitched back together into one 3D volume.

Machine learning algorithms scanned the sample to identify the different cells and structures within. After a few passes by different automated systems, human eyes “proofread” some of the cells to ensure the algorithms were correctly identifying them.

The end result, which Google calls the H01 dataset, is one of the most comprehensive maps of the human brain ever compiled. It contains 50,000 cells and 130 million synapses, as well as smaller segments of the cells such axons, dendrites, myelin and cilia. But perhaps the most stunning statistic is that the whole thing takes up 1.4 petabytes of data – that’s more than a million gigabytes.

Left: a small section of the dataset. Right: A subgraph of neurons, highlighting excitatory neurons in green and inhibitory neurons in red.

And that’s just a tiny fragment of the whole thing – Google says the sample is just one millionth of the volume of the full human brain. Clearly it’s going to take a huge amount of work to scale that up, as will finding a way to store the immense data load and develop a way to organize and access it in a useful way.

While the team begins tackling those problems, the H01 dataset is now available online for researchers and curious onlookers to explore. A companion pre-print paper describing the work is also available on bioRxiv.

A zooming tour through the different layers can be seen in the video below.


Ver el vídeo: MHC Parte II (Julio 2022).


Comentarios:

  1. Bram

    Te perdiste lo más importante.

  2. Aragal

    Tú, trabaja, no nos tengas miedo, no te tocaremos. La mejor manera de deshacerse de la tentación es sucumbir a ella ... No caves otro hoyo tú mismo. ¡La limitación de las personas de mente estrecha es copiada por el número ilimitado de ellas! Solo los huevos pueden ser más empinados que las montañas. Todo debe estar en una persona. (Patólogo)

  3. Ferdiad

    Bien hecho, la idea brillante y es oportuna.

  4. Laomedon

    ¿Hay más opciones?

  5. Tyrese

    Es notable, este valioso mensaje

  6. Samir

    La respuesta inteligible



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