Cómo se estudia el cerebro vivo?

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1 Cómo se estudia el cerebro vivo? 1 Prof. Bartolomé Yankovic, enero, 2014 La psicobiología, una de las neurociencias, es la disciplina que enfoca su estudio a la forma en que la conducta y el funcionamiento mental están relacionados con la biología; estudia las bases biológicas de la conducta y la cognición y considera al ser humano como un todo unitario cuerpo y mente. En resumen la psicobiología es el estudio científico del comportamiento. Por cierto, el estudio del cerebro es su objetivo central. Neuronas; células nerviosas En relación al cerebro, hasta 1970 la investigación psicobiológica tenía una gran dificultad: era imposible obtener imágenes del cerebro humano vivo, saber qué ocurría en la corteza cerebral, por ejemplo, cuando una persona presenciaba un hecho violento e inusual, cuando leía, etc. Las imágenes de rayos X sólo es efectiva para caracterizar estructuras internas distintas del entorno en cuanto a absorción de los rayos X por ejemplo, se puede detectar una pistola en una maleta llena de ropa. Sin embargo, las imágenes de rayos X se han usado para observar los compartimentos dentro del cerebro y el sistema circulatorio cerebral. Esto se hace con las técnicas de rayos X de contraste, que consisten en inyectar en uno de los compartimentos una sustancia radioopaca que absorbe los rayos X. La inyección aumenta el contraste entre el compartimento a estudiar y el tejido cerebral circundante.

2 Métodos no invasivos de investigación fisiológica 2 Tomografía computarizada o escáner, TC. A comienzos de la década del 70 se empieza a emplear la tomografía computarizada, una técnica de rayos X con asistencia del computador que se usa para observar el encéfalo y otras estructuras internas del cuerpo vivo, con imágenes de secciones horizontales que dan una imagen tridimensional del cerebro. Es el escáner. Resonancia magnética. Es un procedimiento que proporciona imágenes de alta resolución (calidad) lograda a partir de las ondas que emiten los átomos de hidrógeno al ser activados por ondas de radiofrecuencia. Las imágenes tienen tres dimensiones. Tomografía por emisión de positrones, TEP. Es una técnica de neuroimagen cerebral muy usada en psicobiología porque proporciona imágenes de la actividad, más que de la estructura cerebral. Para ello se inyecta en la arteria carótida del paciente una sustancia que no puede ser metabolizada. Por esta razón también se considera invasivo. Entonces, cada barrido TEP es una imagen de los niveles de radiactividad de distintas partes de un mismo nivel horizontal del cerebro. Por ejemplo, se puede hacer un barrido TEP de un paciente que se dedique a una actividad como la lectura durante unos 45 segundos, y el barrido mostrará las zonas del cerebro que se ponen en actividad durante esos 45 segundos. Resonancia magnética funcional, RMF. Produce imágenes del aumento del flujo de oxígeno en la sangre en las regiones activas del cerebro. Ventajas? No es necesario inyectar nada al paciente; proporciona imágenes tanto funcionales como estructurales, en una sola imagen; son de gran resolución; producen imágenes tridimensionales de la actividad cerebral completa.

3 Registros de la actividad psicofisiológica humana. En estos casos la actividad se suele registrar en la superficie del cuerpo: Electroencefalografía del cuero cabelludo, EEG. Es una medida de la actividad eléctrica del cerebro, colocando electrodos en la cabeza. El EEG del cuero cabelludo refleja la suma de los sucesos eléctricos ocurridos en la cabeza. El valor del registro reside en que algunas ondas pueden asociarse con estados particulares de la conciencia o con patologías cerebrales. Tensión muscular. La tensión muscular en reposo se usa habitualmente para medir la activación psicológica de una persona. Para ello se usa la electromiografía y el registro se llama electromiograma. Movimiento ocular. La técnica para registrar el movimiento de los ojos a través de electrodos colocados alrededor del ojo se llama electrooculografía. El registro es el electrooculograma. Conductancia de la piel. Los pensamientos y las experiencias emocionales se asocian con aumentos de la capacidad de la piel para generar electricidad. Por ejemplo, las glándulas sudoríparas tienden a activarse ante situaciones emocionales y la sensibilidad es mayor en las manos, los pies, las axilas y la frente. Actividad cardiovascular. Piel de gallina, pálido de miedo, rojo de rabia o de vergüenza sudoroso, son expresiones asociadas al ámbito emocional. Habitualmente se usan tres medidas distintas de la actividad cardiovascular en las 3

4 investigaciones psicofisiológicas: ritmo cardíaco, cuyo registro es el electrocardiograma; presión sanguínea (la normal de un adulto = 130/70 mm Hg); y el volumen sanguíneo. Los cambios del volumen sanguíneo en determinadas partes del cuerpo se asocian con hechos psicológicos. Por ejemplo, tanto en varones como en hembras hay congestión genital asociada a la excitación sexual. 4 Métodos invasivos de investigación fisiológica Estas técnicas, más directas, se emplean por lo general en los estudios con animales de laboratorio. Entre ellos: Cirugía estereotáxica. Se colocan con precisión los dispositivos experimentales en las profundidades del cerebro, para ello se necesita una especie de carta de navegación, que implica saber a qué estructuras cerebrales hay que llegar. Métodos lesivos. Una parte del cerebro es extraído, dañado o destruido A partir de esto se estudia con detalle el comportamiento del sujeto experimental para averiguar la función de la estructura dañada. Los efectos de las lesiones son engañosos y difíciles de interpretar en un mundo (del cerebro) de estructuras cerebrales sinuosas, pequeñas, muy pegadas unas a otras, ni siquiera un cirujano experto es capaz de destruir una estructura sin

5 provocar daños a otras hecho que a menudo se olvida a la hora de interpretar los datos. Estimulación eléctrica. Permite obtener indicios sobre la función de una estructura nerviosa determinada; los impulsos de corriente débiles producen un aumento inmediato de la emisión de señales por parte de las neuronas cercanas a la punta del electrodo. La estimulación eléctrica del cerebro es una herramienta psicobiológica muy importante, porque a menudo produce efectos sobre el comportamiento que suelen ser opuestos a los producidos por una lesión en la misma zona del cerebro. Puede llegar a estimular una serie de secuencias típicas de comportamiento de la especie, como dormir, comer, beber, atacar Investigación farmacológica. Consiste en la administración de fármacos que aumentan o disminuyen el efecto de un determinado neurotransmisor, y la observación de las consecuencias sobre el comportamiento. Lesiones químicas selectivas. Se pueden provocar lesiones selectivas para determinadas neuronas inyectando neurotoxinas. Ventajas: las lesiones son más fáciles de interpretar en relación las producidas por cirugía, porque es más difícil producir un daño específico sin tocar otras partes del tejido nervioso. 5

6 Localización de neurotransmisores y de receptores en el cerebro, como cuestión clave para entender sus funciones psicológicas. Ingeniería genética. Consiste en utilizar técnicas de eliminación de genes y de sustitución de genes para modificar la constitución genética individual y así estudiar los efectos de los genes en el comportamiento. Se han usado en invertebrados, y, también, en mamíferos como las ratas, los preferidos por los genetistas. 6 o Fuentes básicas de información: - Acarín T., N. (2006) El cerebro del rey. Vida, sexo, conducta, envejecimiento y muerte de los humanos. RBA libros, Madrid. - Álvarez G.; Trápaga M. (2005). Principios de neurociencias para psicólogos. Ed. Paidós, Buenos Aires. - Pinel, J. (2006). Biopsicología. Addison - Wesley, Buenos Aires. - Yankovic, B. (2006). Bases psicobiológicas del aprendizaje. Apuntes de clases. Universidad Mayor, Santiago.

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