La asignatura de Neurofisiología Celular ofrece un análisis en profundidad de las características celulares y moleculares de las funciones neuronales. Entre los temas clave se incluyen el estudio de los componentes celulares del sistema nervioso, el desarrollo del SNC y la organización y función de las regiones sinápticas y no sinápticas de las neuronas. El curso examina las funciones de las estructuras presinápticas y postsinápticas, la polaridad axonal y dendrítica, y la dinámica de las vesículas sinápticas, profundizando en los mecanismos que subyacen a la plasticidad sináptica y al aprendizaje. Los estudiantes también estudiarán las respuestas ante lesiones, los procesos de reparación y las diferencias en la capacidad regenerativa entre el SNC y el SNP. El curso concluye con un análisis de las uniones comunicantes en la comunicación neuronal, el desarrollo y la enfermedad.
El curso está diseñado para proporcionar una comprensión detallada e integradora de la neurofisiología molecular y celular. Los debates en grupo y las preguntas orientativas facilitadas previamente tienen por objeto apoyar el aprendizaje activo y promover una comprensión conceptual más profunda de la materia.
* Principales componentes celulares del sistema nervioso. Clasificación de las neuronas según métodos tradicionales y enfoques novedosos.
* Vías migratorias durante el desarrollo del SNC. Desarrollo de la polaridad neuronal y especificación de axones y dendritas. Regulación del transporte intracelular axonal y dendrítico: vías de transporte neuronal, citoesqueleto y tipos y funciones de las proteínas motoras.
* Estructura en mosaico de las neuronas I: la zona presináptica y sus funciones. Liberación cuántica y microdominios de Ca en la presinapsis. Recambio de vesículas sinápticas y arquitectura presináptica.
* Estructura en mosaico de las neuronas II: la zona postsináptica y sus funciones. Estructura y función de las espinas dendríticas. Formación y mantenimiento de la zona postsináptica. Separación de fases y proteínas de andamiaje, reordenamientos del citoesqueleto. Transporte y recambio de receptores de neurotransmisores. Comparación de las características postsinápticas excitatorias e inhibitorias.
* Estructura en mosaico de las neuronas III: el axón y el segmento inicial axonal. Formación, estructura y funciones del segmento inicial axonal (AIS) y del nódulo de Ranvier. Vaina de mielina en el SNP y el SNC.
* Reparación y regeneración en el sistema nervioso central y periférico tras una lesión mecánica. Eventos proximales y distales tras la sección axonal; señales retrógradas y anterógradas. Diferencias en la regeneración axonal en el SNP y el SNC. Reacciones de la astroglía, formación de la cicatriz glial.
* Diferentes formas de plasticidad neuronal y sus principales manifestaciones: componentes presinápticos y postsinápticos. Plasticidad sináptica a corto y largo plazo. Aprendizaje asociativo: plasticidad dependiente de la sincronización de los picos, LTP y LTD. Plasticidad intrínseca y homeostática, adaptación dependiente de la actividad a nivel sináptico y celular.
* Uniones comunicantes (GJ) en el sistema nervioso: funciones y roles patológicos. Estructura y composición de las GJ y los hemicanales. Importancia funcional de las GJ durante el desarrollo, la maduración sináptica y las funciones de red. Las GJ en condiciones patológicas.
Al finalizar el curso, el alumno será capaz de:
– describir la organización celular y molecular del sistema nervioso, incluida la especialización de las neuronas y las células gliales;
– explicar los mecanismos moleculares que subyacen al desarrollo neuronal, la polaridad y el transporte intracelular;
– analizar la estructura y la función de los compartimentos sinápticos integrando los procesos presinápticos y postsinápticos;
– interpretar las bases moleculares de la organización axonal, la mielinización y la señalización neuronal; y
– evaluar los mecanismos de plasticidad neural, regeneración y comunicación intercelular tanto en contextos fisiológicos como patológicos.
Se requiere una formación previa en biología, como una licenciatura en Biología o en un campo relacionado, para poder seguir plenamente el contenido del curso. Este curso está especialmente recomendado para estudiantes interesados en los fundamentos moleculares y celulares de las funciones neuronales, por lo que es imprescindible contar con conocimientos básicos de biología molecular y celular general. Además de los libros de texto recomendados, el curso se basa en artículos de revisión científica recientes, necesarios para ofrecer conceptos actualizados sobre temas «de actualidad» en neurociencia.
1) Byrne, Heidelberger, Waxham: «De las moléculas a las redes: una introducción a la neurociencia celular y molecular». Eds.: J. H. Byrne, R. Heidelberger, M. N. Waxham. Academic Press, 3.ª ed., 2014. ISBN: 978-0-12-397179-1
2) Purves (ed.): Neurociencia. 6.ª edición, 2018. Oxford University Press. ISBN 9781605353807
3) Artículos de revisión científica (facilitados a través de la plataforma Canvas / Teams del curso)
El curso combina clases magistrales con actividades interactivas en grupo para facilitar una comprensión profunda de los aspectos moleculares y celulares del funcionamiento de las neuronas y su adaptación al entorno. Cada sesión combina el aprendizaje pasivo y activo siguiendo un enfoque estructurado:
1. Preparación previa a la clase: Se pide a los alumnos que revisen con antelación los apuntes y las lecturas recomendadas, lo que permite una participación más activa y eficaz. Los temas de debate se facilitan con antelación para facilitar tanto la preparación individual como los debates en grupo.
2. Clases magistrales: Los conceptos fundamentales se imparten a través de clases híbridas (que se grabarán en Teams). Los temas clave se presentan en debates en grupo (véase el punto siguiente) y, a continuación, se sintetizan en un resumen de la clase, guiado por el profesor.
3. Debates en grupo en salas de trabajo: Los debates colaborativos en Teams permiten a los estudiantes interactuar con sus compañeros, plantear preguntas y profundizar en la comprensión, y están estructurados para fomentar la participación activa de todos.
4. Recursos complementarios en línea: Los libros de texto, las grabaciones de las clases y los recursos adicionales apoyan el aprendizaje fuera del aula y preparan a los estudiantes para el examen oral.
Este enfoque basado en retos, centrado en el estudiante y potenciado por la tecnología garantiza que los estudiantes adquieran tanto conocimientos teóricos como habilidades prácticas, preparándolos para estudios avanzados e investigación. Los debates en grupo fomentan las competencias transversales y promueven el aprendizaje intercultural. Se hace hincapié en un entorno inclusivo a través de una participación equitativa, materiales de apoyo para diversos estilos de aprendizaje y la apertura del profesor a los comentarios, creando un espacio acogedor donde todos los estudiantes puedan beneficiarse de su participación activa.
Extracto académico