La neuromodulación es el proceso fisiológico mediante el cual una neurona determinada utiliza una o más sustancias químicas para regular diversas poblaciones de neuronas. Los neuromoduladores típicamente se unen a receptores metabotrópicos acoplados a proteína G (GPCR) para iniciar una cascada de señalización de segundo mensajero que induce una señal amplia y de larga duración. Esta modulación puede durar desde cientos de milisegundos hasta varios minutos. Algunos de los efectos de los neuromoduladores incluyen: alterar la actividad de disparo intrínseca, [1] aumentar o disminuir las corrientes dependientes del voltaje, [2] alterar la eficacia sináptica, aumentar la actividad de ruptura [2] y reconfiguración de la conectividad sináptica. [3]
Los principales neuromoduladores del sistema nervioso central incluyen: dopamina , serotonina , acetilcolina , histamina , norepinefrina y varios neuropéptidos . Estudios recientes han demostrado que el cannabinoide también es un potente neuromodulador del SNC. [4] [5] [6] Los neuromoduladores pueden empaquetarse en vesículas y ser liberados por neuronas, secretados como hormonas y administrados a través del sistema circulatorio. [7] Un neuromodulador puede conceptualizarse como un neurotransmisor.que no es reabsorbido por la neurona presináptica ni descompuesto en un metabolito. Algunos neuromoduladores terminan pasando una cantidad significativa de tiempo en el líquido cefalorraquídeo (LCR), influyendo (o "modulando") la actividad de varias otras neuronas en el cerebro . [8]
Los principales sistemas de neurotransmisores son el sistema de noradrenalina (norepinefrina), el sistema de dopamina , el sistema de serotonina y el sistema colinérgico . Los fármacos que se dirigen al neurotransmisor de tales sistemas afectan a todo el sistema y explican el modo de acción de muchos fármacos.
La mayoría de los demás neurotransmisores, por otro lado, por ejemplo, glutamato , GABA y glicina , se utilizan de forma muy general en todo el sistema nervioso central.
Sistemas neuromoduladores
Sistema
Origen [9]
Objetivos [9]
Efectos [9]
Sistema de noradrenalina
Locus coeruleus
Receptores adrenérgicos en:
médula espinal
tálamo
hipotálamo
estriado
neocórtex
circunvolución cingulada
cíngulo
hipocampo
amígdala
excitación (la excitación es un estado fisiológico y psicológico de estar despierto o reactivo a los estímulos)
sistema de recompensas
Campo tegmental lateral
hipotálamo
Sistema de dopamina
Vías de la dopamina :
vía mesocortical
vía mesolímbica
vía nigroestriatal
vía tuberoinfundibular
Receptores de dopamina en terminaciones de vías.
sistema motor
sistema de recompensas
cognición
endocrino
náusea
Sistema de serotonina
núcleo del rafe dorsal caudal
Receptores de serotonina en:
núcleos cerebelosos profundos
corteza cerebelosa
médula espinal
aumento ( introversión ): [ aclaración necesaria ]
estado animico
saciedad
temperatura corporal
dormir
disminuir la nocicepción
núcleo del rafe dorsal rostral
Receptores de serotonina en:
tálamo
estriado
hipotálamo
núcleo accumbens
neocórtex
circunvolución cingulada
cíngulo
hipocampo
amígdala
Sistema colinérgico
Núcleo pedunculopontino y núcleos tegmentales dorsolaterales ( complejo pontomesencefalotegmental )
(principalmente) receptores M1 en:
tronco encefálico [10]
núcleos cerebelosos profundos [10]
núcleos pontinos [10]
locus ceruleus [10]
núcleo del rafe [10]
núcleo reticular lateral [10]
aceituna inferior [10]
tálamo [11]
tectum [11]
ganglios basales [11]
prosencéfalo basal [11]
sistema de control muscular y motor
aprendiendo
memoria de corto plazo
excitación
recompensa
núcleo óptico basal de Meynert
(principalmente) receptores M1 en:
neocórtex
núcleo septal medial
(principalmente) receptores M1 en:
hipocampo
neocórtex
Sistema de noradrenalina
Más información: Norepinefrina § Sistema de norepinefrina
El sistema de noradrenalina consta de alrededor de 15.000 neuronas, principalmente en el locus coeruleus . [12] Esto es diminuto en comparación con las más de 100 mil millones de neuronas en el cerebro. Como ocurre con las neuronas dopaminérgicas de la sustancia negra, las neuronas del locus coeruleus tienden a estar pigmentadas con melanina . La noradrenalina se libera de las neuronas y actúa sobre los receptores adrenérgicos.. La noradrenalina a menudo se libera de manera constante para que pueda preparar las células gliales de soporte para respuestas calibradas. A pesar de contener una cantidad relativamente pequeña de neuronas, cuando se activa, el sistema de noradrenalina juega un papel importante en el cerebro, incluida la participación en la supresión de la respuesta neuroinflamatoria, la estimulación de la plasticidad neuronal a través de LTP, la regulación de la captación de glutamato por los astrocitos y LTD, y la consolidación de la memoria. . [13]
Sistema de dopamina
Más información: Dopamina § Funciones en el cerebro
El sistema dopaminérgico o dopaminérgico consta de varias vías, que se originan en el tegmento ventral o la sustancia negra como ejemplos. Actúa sobre los receptores de dopamina . [14]
La enfermedad de Parkinson está relacionada, al menos en parte, con el abandono de las células dopaminérgicas en los núcleos cerebrales profundos , principalmente las neuronas pigmentadas con melanina en la sustancia negra, pero en segundo lugar las neuronas noradrenérgicas del locus coeruleus. Se han propuesto y efectuado tratamientos que potencian el efecto de los precursores de la dopamina, con un éxito moderado.
Farmacología de la dopamina
La cocaína , por ejemplo, bloquea la recaptación de dopamina , dejando estos neurotransmisores en la brecha sináptica por más tiempo.
AMPT evita la conversión de tirosina en L-DOPA , el precursor de la dopamina; la reserpina evita el almacenamiento de dopamina dentro de las vesículas ; y deprenil inhibe la monoamino oxidasa (MAO) -B y por tanto aumenta los niveles de dopamina.
Sistema de serotonina
Más información: Serotonina § Anatomía macroscópica
La serotonina creada por el cerebro comprende alrededor del 10% de la serotonina corporal total. La mayoría (80-90%) se encuentra en el tracto gastrointestinal (GI). [15] [16] Viaja por el cerebro a lo largo del haz del prosencéfalo medial y actúa sobre los receptores de serotonina . En el sistema nervioso periférico (como en la pared intestinal), la serotonina regula el tono vascular.
Farmacología de la serotonina
Los inhibidores selectivos de la recaptación de serotonina (ISRS) como la fluoxetina son antidepresivos ampliamente utilizados que bloquean específicamente la recaptación de serotonina con menos efecto sobre otros transmisores. [17] [18] [19]
Los antidepresivos tricíclicos también bloquean la recaptación de aminas biógenas de la sinapsis, pero pueden afectar principalmente a la serotonina, la noradrenalina o ambas. Por lo general, tardan de 4 a 6 semanas en aliviar cualquier síntoma de depresión. Se considera que tienen efectos inmediatos y a largo plazo. [17] [19] [20]
Los inhibidores de la monoaminooxidasa permiten la recaptación de neurotransmisores de amina biogénica de la sinapsis, pero inhiben una enzima que normalmente destruye (metaboliza) algunos de los transmisores después de su recaptación. Hay más neurotransmisores (especialmente serotonina , noradrenalina y dopamina ) disponibles para su liberación en las sinapsis. Los IMAO tardan varias semanas en aliviar los síntomas de la depresión. [17] [19] [21] [22]
Aunque los cambios en la neuroquímica se encuentran inmediatamente después de tomar estos antidepresivos, es posible que los síntomas no comiencen a mejorar hasta varias semanas después de la administración. El aumento de los niveles de transmisor en la sinapsis por sí solo no alivia la depresión o la ansiedad. [17] [19] [22]
Sistema colinérgico
El sistema colinérgico consta de neuronas de proyección del núcleo pedunculopontino , el núcleo tegmental laterodorsal y el prosencéfalo basal y las interneuronas del cuerpo estriado y el núcleo accumbens. Aún no está claro si la acetilcolina como neuromodulador actúa a través de la transmisión de volumen o la transmisión sináptica clásica, ya que hay evidencia que respalda ambas teorías. La acetilcolina se une tanto a los receptores muscarínicos metabotrópicos (mAChR) como a los receptores nicotínicos ionotrópicos(nAChR). Se ha descubierto que el sistema colinérgico está involucrado en responder a señales relacionadas con la vía de recompensa, mejorando la detección de señales y la atención sensorial, regulando la homeostasis, mediando la respuesta al estrés y codificando la formación de recuerdos. [23] [24]
GABA
El ácido gamma-aminobutírico (GABA) tiene un efecto inhibidor sobre la actividad del cerebro y la médula espinal. [17]
Neuropéptidos
Los neuropéptidos son pequeñas proteínas que se utilizan para la comunicación en el sistema nervioso. Los neuropéptidos representan la clase más diversa de moléculas de señalización. Hay 90 genes conocidos que codifican precursores de neuropéptidos humanos. En los invertebrados, hay ~ 50 genes conocidos que codifican precursores de neuropéptidos. [25] La mayoría de los neuropéptidos se unen a receptores acoplados a proteína G, sin embargo, algunos neuropéptidos comprenden directamente los canales iónicos o actúan a través de los receptores de quinasa.
Péptidos opioides : una gran familia de neuropéptidos endógenos que se distribuyen ampliamente por todo el sistema nervioso central y periférico. Las drogas opiáceas como la heroína y la morfina actúan en los receptores de estos neurotransmisores. [26] [27]
Endorfinas
Encefalinas
Dinorfinas
Vasopresina
Oxitocina
Gastrina
Colecistoquininas
Somatostatina
Cortistatinas
RF-amidas
Neuropéptido FF
Neuropéptido Y -
Polipéptido pancreático
Péptido YY
Péptido liberador de prolactina
Calcitonina
Adrenomedulina
Natriurético
Péptidos similares a la bombesina
Endotelina
Glucagón
Secretina
Péptido intestinal vasoactivo
Hormona liberadora de hormona de crecimiento
Péptido inhibidor gástrico
Hormona liberadora de corticotropina
Urocortina
Urotensina
Sustancia P
Neuromedinas
Tensin
Kinin
Granin
Factor de crecimiento nervioso
Motilin
Grelina
Galanina
Neuropéptido B / W
Neurexofilina
Insulina
Relajante
Gen homólogo de proteína relacionado con Agouti
Prolactina
Apelin
Supresor de metástasis
Inhibidor de unión al diazepam
Cerebelinas
Leptina
Adiponectina
Visfatin
Resistir
Nucleibindina
Ubiquitina
Sistemas neuromusculares
Los neuromoduladores pueden alterar la salida de un sistema fisiológico actuando sobre las entradas asociadas (por ejemplo, generadores de patrones centrales ). Sin embargo, el trabajo de modelización sugiere que esto por sí solo es insuficiente, [28] porque la transformación neuromuscular de la entrada neural a la salida muscular puede ajustarse para rangos particulares de entrada. Stern y col. (2007) sugieren que los neuromoduladores deben actuar no solo sobre el sistema de entrada, sino que también deben cambiar la transformación en sí para producir las contracciones adecuadas de los músculos como salida. [28]
Transmisión de volumen
Los sistemas de neurotransmisores son sistemas de neuronas en el cerebro que expresan ciertos tipos de neurotransmisores y, por lo tanto, forman sistemas distintos. La activación del sistema provoca efectos en grandes volúmenes del cerebro, lo que se denomina transmisión de volumen . La transmisión de volumen es la difusión de neurotransmisores a través del líquido extracelular cerebral liberado en puntos que pueden estar alejados de las células diana con la activación resultante de receptores extrasinápticos, y con un curso de tiempo más largo que para la transmisión en una sola sinapsis. [29] Esta acción prolongada del transmisor se denomina transmisión tónica , en contraste con la transmisión fásica que se produce rápidamente en las sinapsis individuales. [30][31]
Otros usos
La neuromodulación también se refiere a una clase emergente de terapias médicas que se dirigen al sistema nervioso para restaurar la función (como en los implantes cocleares ), aliviar el dolor o controlar los síntomas, como el temblor que se observa en los trastornos del movimiento como la enfermedad de Parkinson . Las terapias consisten principalmente en estimulación eléctrica dirigida o infusión de medicamentos en el líquido cefalorraquídeo mediante administración intratecal de fármacos, como baclofeno para la espasticidad . Los dispositivos de estimulación eléctrica incluyen sistemas de estimulación cerebral profunda (DBS), conocidos coloquialmente como "marcapasos cerebrales", estimuladores de la médula espinal (SCS) y estimuladores del nervio vago.(VNS), que se implantan mediante procedimientos mínimamente invasivos, o dispositivos de estimulación nerviosa eléctrica transcutánea , que son totalmente externos, entre otros. [32]
Ver también
Agonista del receptor 5-HT2c
Sustancia neuroactiva natural
Referencias
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enlaces externos
Sociedad norteamericana de neuromodulación
Neuromodulación y plasticidad neuronal
Sociedad Internacional de Neuromodulación
Artículo de Scolarpedia sobre neuromodulación
vtmiSistema nervioso
Sistema nervioso central
Meninges
Médula espinal
Cerebro
Cerebro posterior
Médula
Puente de Varolio
Cerebelo
Mesencéfalo
Cerebro anterior
Diencéfalo
Retina
Nervio óptico
Cerebro
Sistema límbico
Sistema nervioso periférico
Somático
Nervio sensorial
Nervio motor
Nervio craneal
Nervio Espinal
Autonómico
Simpático
Parasimpático
Entérico
vtmiSeñalización celular / transducción de señales
Vías de señalización
GPCR
Wnt
RTK
TGF beta
MAPK / ERK
Muesca
JAK-STAT
Akt / PKB
Apoptosis de Fas
Hipopótamo
Vía PI3K / AKT / mTOR
Receptores de integrina
Agentes
Ligandos receptores
Hormonas
Neurotransmisores / Neuropéptidos / Neurohormonas
Citoquinas
Factores de crecimiento
Moléculas de señalización
Receptores
Superficie celular
Intracelular
Co-receptor
Segundo mensajero
Vía dependiente de cAMP
Señalización Ca 2+
Señalización de lípidos
Asistentes:
Proteína adaptadora de transducción de señales
Proteína de andamio
Factores de transcripción
General
Complejo de preiniciación de la transcripción
TFIID
TFIIH
A distancia
Yuxtacrino
Autocrino / Paracrino
Endocrino
Otros conceptos
Acción intracrina
Señalización neurocrina
Transmisión sinaptica
Sinapsis química
Señalización neuroendocrina
Señalización exocrina
Feromonas
Mecanotransducción
Fototransducción
Puerta de canal de iones
Brecha de la salida
vtmiAnatomía del diencéfalo del cerebro humano
Epitálamo
Superficie
Glándula pineal
Habénula
Trígono habenular
Comisura habenular
Materia gris
Área pretectal
Núcleos habenulares
Órgano subcomisural
Tálamo
Superficie
Stria medullaris del tálamo
Núcleo reticular talámico
Taenia thalami
Materia gris / núcleos
emparejado: AN
Ventral
VA / VL
VP / VPM / VPL
Lateral
LD
LP
Núcleos pulvinares
Metatálamo
MG
LG
Celda P
Celda M
Célula K
línea media: MD
Intralaminar
Centromedia
Grupo nuclear de línea media
Adhesión intertalámica
materia blanca
Tracto mammillotalámico
Tractos palidotalámicos
Ansa lenticularis
Fascículo lenticular
Fascículo talámico
PCML
Lemnisco medial
Lemnisco del trigémino
Tracto espinotalámico
Lemnisco lateral
Tracto dentatotalámico
Radiación acústica
Radiación óptica
Fascículo subtalámico
Tracto trigéminotalámico anterior
Láminas medulares
Hipotálamo
Superficie
Eminencia mediana / Tuber cinereum
Cuerpo mamilar
Infundíbulo
Materia gris
Zonas autonómicas
Anterior (parasimpático / pérdida de calor)
Posterior (simpático / conservación del calor)
Endocrino
pituitaria posterior : Paraventricular
Célula neurosecretora magnocelular
Célula neurosecretora parvocelular
Supraóptico
oxitocina / vasopresina
otro: arqueado (dopamina / GHRH)
Preóptico (GnRH)
Supraquiasmático (melatonina)
Emoción
Lateral
Ventromedial
Dorsomedial
materia blanca
aferente
Paquete de prosencéfalo medial
Tracto retinohipotalámico
eferente
Tracto mammillotalámico
Stria terminalis
Fascículo longitudinal dorsal
Pituitaria
Posterior es diencéfalo, pero anterior es glandular
Subtálamo
Núcleo subtalámico
Zona incerta
Nuclei campi perizonalis ( Campos de Forel )
vtmiAnatomía de la médula
Materia gris
Núcleos craneales
aferente:
Núcleo solitario
tracto
Grupo respiratorio dorsal
Núcleo gustativo
Núcleos vestibulares
Lateral
Medio
Inferior
eferente:
Núcleo hipogloso
Núcleo ambiguo
Núcleo dorsal del nervio vago
Núcleo salival inferior
Dorsal
Núcleo gracil
Núcleo cuneado
Núcleo cuneiforme accesorio
Ventral
Grupo respiratorio ventral
Núcleo arqueado de médula
Médula ventromedial rostral
Complejo de Botzinger
Complejo pre-Bötzinger
materia blanca
Dorsal
Sensorial
Decusación sensorial
Lemnisco medial
Cuerpo yuxtarestiforme
Fascículo longitudinal dorsal ascendente
Fascículo longitudinal medial
Motor
Fascículo longitudinal dorsal descendente
Fascículo longitudinal medial
Ventral
Tractos descendentes
Tracto olivocerebeloso
Tracto rubro-olivar
Superficie
Parte delantera
Pirámide
Fisura media anterior
Surco anterolateral
Aceituna
Núcleo olivar inferior
atrás
Surco medio posterior
Surco posterolateral
Área postrema
Trígono vagal
Trígono hipogloso
Eminencia medial
Pedúnculo cerebeloso inferior
Gris
Formación reticular
Gigantocelular
Parvocelular
Ventral
Lateral
Paramedian
Núcleos del rafe
Obscurus
Magnus
Pallidus
Núcleos perihipoglosos
Categorías :
Neuroquímica
Neurofisiología
Categorías ocultas:
CS1: valor de volumen largo
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