BIOLOGÍA – 5 AÑO
UNIDAD N 1 EVOLUCIÓN HUMANA Bloque B COLEGIO ROSARIO VERA PEÑALOZA.
2014
UNIDAD N 1
EVOLUCIÓN HUMANA Bloque B
COLEGIO ROSARIO VERA PEÑALOZA.
La evolución del cerebro humano.
Retomando lo estudiado a lo largo de la escuela secundaria, podemos hacer un extremadamente breve repaso acerca del cerebro y el sistema nervioso. El sistema nervioso, junto con el sistema endocrino, integra y controla las numerosas funciones que capacitan a un animal para regular su ambiente interno y reaccionar ante los estímulos del ambiente externo. La información recibida de los ambientes interno y externo, y las instrucciones llevadas hacia los órganos efectores (los que responden al estímulo) son transmitidas en el sistema nervioso en forma de señales electroquímicas, las células especiales que transmiten estas señales electroquímicas son las neuronas. Las neuronas constituyen la unidad funcional del sistema nervioso. Una neurona está formada por dendritas que reciben estímulos; un cuerpo celular que contiene el núcleo y un axón o fibra nerviosa, que envía estímulos a otras células. A lo largo de la escuela secundaria, para su estudio, al sistema nervioso se lo dividió en dos partes: sistema nervioso Central y sistema nervioso Periférico. El sistema nervioso central se lo estudió conformado por órganos tales como el cerebro, cerebelo, bulbo raquídeo y médula espinal. El sistema nervioso periférico se lo caracterizó por estar constituido por los nervios y ganglios nerviosos. Sin embargo en esta unidad vamos a estudiar el origen evolutivo de estas estructuras y como fue modificándose durante el proceso de hominización.
Evolución del sistema nervioso
Sistema nervioso en Invertebrados Antes que nada debemos comprender las diferentes configuraciones que pueden presentar los organismos, hablaremos de dos distintos tipos de simetría: la simetría radial y la simetría bilateral. En los animales con simetría radial cualquier plano que pase a través del eje central del animal divide su cuerpo en mitades iguales. En los animales con simetría bilateral, el cuerpo se organiza a lo largo de un eje longitudinal. La simetría bilateral hace más fácil la locomoción que la simetría radial. Un animal con simetría bilateral tiene también diferenciadas una parte superior y una inferior o, en términos más precisos, un lado dorsal y uno ventral. En estos animales, muchas de las células sensoriales se concentran en el extremo anterior, lo que permite al animal investigar una zona antes de entrar en ella, a esto se lo conoce como cefalización. Es por esto que decimos que la bilateralidad va acompañada de la cefalización.
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Simetría Radial
Simetría Bilateral.
Sistema nervioso de invertebrados de simetría Radial: Los invertebrados de simetría radial poseen un sistema nervioso radial, es típico de organismos como equinodermos (como las estrellas de mar). En estos organismos alrededor del esófago se sitúa un cordón nervioso en forma de anillo del que parten cinco nervios radiales hacia todas las partes del cuerpo.
Sistema nervioso de invertebrados de simetría Bilateral: los invertebrados con simetría tipo bilateral se caracterizan por poseer un sistema nervioso ganglionar, formado por dos ganglios nerviosos ubicados en la región cefálica del lado dorsal (ganglios cerebroideos). De cada ganglio salen dos nervios que se abren alrededor del esófago para fusionarse en un cordón nervioso macizo que recorre el cuerpo de manera ventral, por debajo del tubo digestivo.
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COLEGIO ROSARIO VERA PEÑALOZA. Sistema nervioso en Vertebrados. Organismos vertebrados. Antes que nada deberíamos indicar qué son los vertebrados, recapitulando un poco lo visto en la primera parte de la unidad. El grupo de vertebrados es un subfilo dentro del Filo Chordata (cordados), este subfilo se caracteriza por presentar columna vertebral, simetría bilateral y un cráneo óseo. El filo cordados puede dividirse en tres grupos: Protocordados, Cefalocordados y Vertebrados.
Protocordados Cordados
Cefalocordados Vertebrados
Todos los miembros del filo Cordados presentan en estadío embrional las siguientes características: -
Presencia de Notocorda. Cordón Nervioso Tubular Dorsal (o tubo neural) Hendiduras branquiales faríngeas. Cola Postanal. Tubo Neural
Notocorda Cola Post Anal
Hendiduras branquiales
Tubo digestivo
Por la importancia que tienen en el desarrollo del sistema nervioso de los vertebrados (entre ellos el Hombre) describiremos la Notocorda y Tubo Neural. -
Notocorda: Es una estructura flexible en forma de varilla que se extiende a lo largo del cuerpo en Protocordados y Cefalocordados. En los Vertebrados es reemplazada por las vértebras durante el desarrollo.
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Cordón Nervioso Tubular Dorsal o Tubo Neural: En los invertebrados no cordados que poseen cordón nervioso, este es macizo y de posición ventral. En cordados, en cambio, el cordón nervioso es tubular y de posición dorsal con respecto al tubo digestivo. El extremo anterior del tubo neural se ensancha para dar formar el encéfalo. En vertebrados se encuentra protegido por vértebras y el cráneo. BIOLOGÍA – 5 AÑO | Profesor: Claudio Desimone
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Nociones del sistema nervioso. Para estudiar el cerebro y su evolución es necesario retomar los conocimientos acerca del sistema nervioso. Para su estudio el sistema nervioso puede subdividirse en Sistema Nervioso Central y Sistema Nervioso Periférico. El sistema nervioso periférico está constituido por los nervios y ganglios nerviosos que conectan todos los órganos al Sistema Nervioso Central. El sistema nervioso central está constituido por el Encéfalo y la Médula Espinal, ambas estructuras tienen como origen al tubo neural. Encéfalo Central Médula Espinal
Sistema Nervioso Periférico
Nervios y ganglios
Durante el desarrollo el encéfalo va adquiriendo su estructura definitiva, se desarrollan los diferentes elementos: entre ellos el Cerebro, Tálamo, Hipotálamo, Cerebelo, etc. Los veremos a continuación.
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COLEGIO ROSARIO VERA PEÑALOZA. ¿Cómo está formado el Sistema Nervioso de los Vertebrados? En todos los vertebrados, a partir del tubo neural embrionario, se desarrolla la medula espinal y el cerebro. Durante el desarrollo, el cerebro llega a organizarse en tres regiones funcionales: el prosencéfalo, mesencéfalo y el rombencéfalo. El rombencéfalo y mesencéfalo. El rombencéfalo se asienta en la parte superior de la medula espinal. La porción justo arriba de la medula, la médula oblonga, influye en la fuerza de los latidos del corazón y el ritmo de la respiración. También controla los reflejos de deglución, del vomito y del estornudo. Arriba de la medula oblonga se encuentra el puente, el cual asiste en la regulación de la respiración. Los tractos se extienden a través del puente hasta el mesencéfalo. El cerebelo, la región más grande del rombencéfalo, se encuentra en la parte de atrás del cerebro y sirve principalmente para coordinar los movimientos voluntarios. Los peces y los anfibios tienen el mesencéfalo más prominente (figura 33.20); este clasifica las entradas sensoriales e inicia las respuestas motoras. En los primates, el mesencéfalo es el mas pequeño de las tres regiones cerebrales y tiene una función muy importante en el aprendizaje de la búsqueda de placer. El puente, la medula y el mesencéfalo son colectivamente referidos como el tallo cerebral. El prosencéfalo. Los primeros vertebrados confiaban mucho en los lóbulos olfativos del prosencéfalo; los olores proporcionaban información esencial acerca del ambiente. Las protuberancias pareadas del tallo cerebral integraban las entradas olfativas y las respuestas a ellas. Especialmente entre los vertebrados terrestres, estas protuberancias se expandieron en las dos mitades del cerebro, los dos hemisferios cerebrales. La mayoría de las señales sensoriales destinadas al cerebro pasan a través del tálamo adyacente. El hipotálamo (“debajo del tálamo”) es el centro de control homeostático del ambiente interno. Este regula los comportamientos
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COLEGIO ROSARIO VERA PEÑALOZA. relacionados con las actividades de los órganos internos, como la sed, el deseo sexual, el hambre, y la temperatura. El hipotálamo es también una glándula endocrina. Interactúa con la glándula pituitaria adyacente para controlar las secreciones hormonales. Otra glándula endocrina, la glándula pineal, se localiza en una parte profunda del prosencéfalo. También en el prosencéfalo se encuentra un grupo de estructuras que referiremos colectivamente como el sistema límbico. Protección de la barrera hematoencefálica. La luz del tubo neural –el espacio en su interior– persiste en los vertebrados adultos como un sistema de cavidades y canales llenos de liquido cefalorraquídeo. Este liquido transparente se forma cuando el agua y pequeñas moléculas se filtran de la sangre hacia las cavidades del cerebro llamadas ventrículos. Posteriormente el liquido se vierte hacia afuera y baña el cerebro y la medula espinal. Regresa a la corriente sanguínea a través de las venas. La barrera hematoencefálica protege a la medula espinal y al cerebro de sustancias dañinas. Esta barrera está formada por las paredes de capilares sanguíneos que dan servicio al cerebro. En la mayoría de las partes del cerebro, las uniones estrechas forman un sello entre células adyacentes de la pared capilar, de tal manera que las sustancias solubles en agua deben pasar a través de las células para alcanzar el cerebro. Las proteínas de transporte en la membrana plasmática de estas células permiten a los nutrientes esenciales atravesar la barrera. El oxigeno y el dióxido de carbono se difunden a través de esta barrera, pero el desecho de urea no puede violarla. Ninguna otra porción del líquido extracelular tiene concentraciones de soluto que se mantengan dentro de límites tan estrechos. Incluso los cambios producidos por la ingesta de alimentos y por el esfuerzo son limitados. ¿Por qué las hormonas y otros químicos en la sangre afectan la función neurológica? También, los cambios en las concentraciones iónicas pueden alterar el umbral de los potenciales de acción. La barrera hematoencefálica no es perfecta; algunas toxinas como la nicotina, el alcohol, la cafeína y el resbaladizo mercurio la atraviesan. También, la inflamación y los golpes traumáticos en la cabeza pueden dañarla y de esta manera comprometer la función neurológica.
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El cerebro humano El peso promedio del cerebro humano es de 1,330 kg). Contiene alrededor de 100 mil millones de interneuronas, y la neuroglia constituye más de la mitad de su volumen. El mesencéfalo es relativamente más pequeño que el de los demás vertebrados. El cerebelo humano es del tamaño de un puño y tiene más interneuronas que todas las demás regiones del cerebro juntas. Como en otros vertebrados, el cerebelo desarrolla una función en el sentido del equilibrio, pero a medida que evolucionaron los humanos, fue efectuando funciones adicionales tales como el aprendizaje de habilidades motoras y mentales, como el lenguaje. Una fi sura profunda divide al prosencéfalo en dos mitades o hemisferios cerebrales (fi gura 33.20). Cada mitad contiene la información del lado opuesto del cuerpo. Por ejemplo, la señal de aplicar una presión en el brazo derecho llega al hemisferio izquierdo. La actividad de los hemisferios está coordinada por señales que fluyen hacia ambos lados a través del cuerpo calloso, una banda gruesa de conductos nerviosos. Funciones de la corteza cerebral Cada mitad del cerebro o hemisferio cerebral está dividido en los lóbulos: frontal, temporal, occipital y parietal (fi gura 33.21). La corteza cerebral, la región mas externa de la materia gris de cada lóbulo, contiene distintas aéreas que reciben y procesan diversas señales. Los hemisferios cerebrales se traslapan en sus funciones, pero tienen sus diferencias. Por ejemplo, la destreza para las matemáticas y para el lenguaje nace principalmente de la actividad del hemisferio izquierdo. El hemisferio derecho interpreta la música, juzga relaciones espaciales y evalúa informaciones visuales. El cuerpo puede ser mapeado en relación con la corteza motora primaria de cada lóbulo frontal, los cuales controlan y coordinan los movimientos de los músculos esqueléticos del lado opuesto del cuerpo. La corteza motora está dedicada principalmente a los músculos de los dedos de la mano, del pulgar y de la lengua, los cuales realizan movimientos fi nos. La fi gura 33.22 describe las BIOLOGÍA – 5 AÑO | Profesor: Claudio Desimone
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COLEGIO ROSARIO VERA PEÑALOZA. proporciones de la corteza motora que están dedicadas a controlar las diferentes partes del cuerpo. La corteza premotora de cada lóbulo frontal regula movimientos complejos y las habilidades motoras aprendidas. El jugar golf, tocar el piano o escribir en un teclado, son habilidades motoras reguladas por la corteza premotora ya que coordina muchos grupos de músculos distintos. El área de Broca en el lóbulo frontal nos ayuda a traducir los pensamientos en lenguaje hablado. Controla la lengua, la garganta y los músculos de los labios y proporciona a los humanos la capacidad para decir oraciones complejas. En la mayoría de las personas, el área de Broca esta en el hemisferio izquierdo. El daño producido en el área de Broca, generalmente impide la capacidad para hablar de manera normal, aunque el individuo afectado aun pueda entender el lenguaje. La corteza somatosensorial primaria se encuentra al frente del lóbulo parietal. Al igual que con la corteza motora, está organizada como un mapa que corresponde a las partes del cuerpo. Recibe información sensorial de la piel y de las articulaciones, y una parte de esta funciona para la percepción del gusto. Las percepciones del sonido y del olor nacen en las aéreas sensoriales de cada lóbulo temporal. El área de Wernicke, localizada en este lóbulo, funciona para la comprensión del lenguaje hablado y escrito, incluyendo el Braile, lenguaje escrito para personas con discapacidad visual. Una corteza visual primaria en la parte posterior de cada lóbulo occipital recibe información sensorial de ambos ojos.
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COLEGIO ROSARIO VERA PEÑALOZA. Las aéreas de asociación están diseminadas por toda la corteza, pero no en las aéreas motoras y sensoriales primarias. Cada una integra diversos tipos de información por ejemplo, el área de asociación visual alrededor de la corteza visual primaria compara lo que vemos con la memoria visual. Conexiones con el sistema límbico El sistema límbico rodea el tallo cerebral superior. Gobierna las emociones, asiste a la memoria y correlaciona las actividades de los órganos con el comportamiento de auto gratificación como el relacionado a comer y al sexo. A esto se debe que el sistema límbico es conocido como nuestro cerebro emocional y visceral. Las “reacciones viscerales” invocadas por el sistema límbico generalmente pueden ser invalidadas por la corteza cerebral. El hipotálamo, el hipocampo, la amígdala y el giro cingulado son parte del sistema límbico (fi gura 33.24). El hipotálamo es el principal centro de control de las respuestas homeostáticas y correlaciona las emociones con las actividades viscerales. El hipocampo ayuda a almacenar los recuerdos y a acceder a los recuerdos de los primeros peligros. La amígdala en forma de almendra ayuda a interpretar señales sociales y contribuye a la estabilidad emocional. Se vuelve muy activa durante los episodios de temor y ansiedad, generalmente es más activa en las personas afectadas por ataques de pánico. El giro cingulado funciona en la atención y en la emoción. Es frecuente que sea mas pequeño y menos activo de lo normal en las personas con esquizofrenia. Evolutivamente, el sistema límbico está relacionado con los lóbulos olfatorios. La información olfatoria causa que fluyan señales hacia el hipocampo, la amígdala, y hacia el hipotálamo, así como también a la corteza olfatoria. Esta es una de las razones por la que olores específicos pueden traernos recuerdos emocionalmente significativos. La información acerca del sentido del gusto también viaja al sistema límbico y puede disparar respuestas emocionales. Invocando recuerdos La corteza cerebral recibe información de manera continua, pero solamente una fracción de esta llega a transformarse en recuerdos. La memoria se forma en etapas. La memoria de corto plazo dura de segundos a horas. Esta etapa retiene algunos datos de información, un grupo de números, las palabras en una oración, y así sucesivamente. En la memoria de largo plazo, secciones más grandes de información llegan a almacenarse más o menos permanentemente. Diferentes tipos de recuerdos son almacenados y traídos a la mente por mecanismos distintos. La repetición de las tareas motoras puede crear recuerdos de destreza, los cuales son altamente persistentes. Una vez que has aprendido a montar en bicicleta, a manejar un auto, a driblar en basquetbol, a tocar un acordeón, rara vez olvidas como hacerlo. Los recuerdos de destrezas involucran al cerebelo, el cual controla la actividad motora. La memoria declarativa almacena hechos e impresiones de eventos, como por ejemplo, te puede ayudar a recordar el olor de un limón o que un dólar vale más que un peso. Todo comienza cuando la corteza sensorial envía señales a la amígdala, un “guardián” del hipocampo. Un recuerdo será retenido únicamente si las señales regresan de BIOLOGÍA – 5 AÑO | Profesor: Claudio Desimone
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EVOLUCIÓN HUMANA Bloque B
COLEGIO ROSARIO VERA PEÑALOZA. manera repetida a la corteza sensorial, al hipocampo y al tálamo. Las emociones influyen en la retención de la memoria. Por ejemplo, la epinefrina liberada durante los momentos de estrés ayuda a colocar los recuerdos de corto plazo en el almacén de largo plazo.
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