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Neurofisiología

Resumen sobre Neurociencias y Psicología Cátedra: Ferreres

2° Cuat. de 2010

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Capitulo I –Introducción: neurociencias y psicología

¿Por qué Neurociencias?

El psiquismo humano esta multideterminado biológica y sociológica y psicológicamente entonces es útil conocer los mecanismos biológicos de la psiquis.

La acumulación de conocimientos sobre el sistema nervioso, los cambios conceptuales en la comprensión de su funcionamiento y el desarrollo de poderosa técnicas de investigación han posibilitado relacionar los conocimientos neurocientíficos con los datos, métodos y modelos teóricos de la psicología (la cognitiva en particular).

Se han abordado temas como memoria, lenguaje, atención hasta bases cerebrales del conocimiento conceptual, la manipulación de imágenes mentales, la emoción, los sentimientos, la conducta social, las conductas no concientes, la autoconciencia, etc. Lo mismo puede decirse de la patología: se han abordado temas como la depresión, la ansiedad, el trastorno obsesivo compulsivo, la esquizofrenia y el autismo.

Las lesiones cerebrales afectan funciones cognitivas o conductuales una parte importante del diagnostico clínico detallado y de la rehabilitación está a cargo de profesionales que trabajan con la conducta. El desarrollo de nuevos fármacos y su uso en combinación con la  psicoterapia deben ser analizados como perjudiciales o beneficiosos sobre la conducta y la cognición de los pacientes.

Por lo que es necesario conocer neurociencias porque son una de las fuentes que aportan explicaciones sobre la mente y la conducta humana y ha expandido las demandas de practicas de diagnostico y tratamiento psicológico.

Un intento precursor: la frenología de Gall (relación mente-cerebro)

En contra de la religiosidad de la época (casi le cuesta la vida el sostener que la mente tenía alguna relación con el cuerpo y tenía base biológica), a comienzos del siglo XIX hubo un intento pre-científico de relacionar la mente con el cerebro: la frenología.

Gall sostenía 2 ideas sobre la mente: (a) Que tenía base como base biológica al cerebro. (b) NO era unitaria, sino que consistía en 35 facultades, cada una ocupaba un lugar específico en la corteza cerebral.

Sostenía que el tamaño relativo de las áreas depende del grado de desarrollo de esa facultad y como el crecimiento cerebral produce protuberancias en el cráneo las mismas eran palpables y reflejan las habilidades y los rasgos particulares de cada individuo. También le dio mucha importancia a la existencia de familias con capacidades excepcionales (músicos,  matemáticos, etc.) y por eso infirió el carácter hereditario de la mente (biológico).

Para Gall la mente era un conjunto de capacidades diferentes que funcionaban de manera coordinada y casi federativa. Tenia conocimiento de que las lesiones cerebrales podían afectar algunas facultades mentales sin comprometer a otras y esto no seria posible si la mente fuese unitaria e independiente del cerebro  (corriente localizacionista). Fallaba en la forma en que analizaba la conducta (sus afirmaciones no provenían de una teoría psicológica coherente y apropiada) y tampoco tenia una teoría neural apropiada para el estudio del sistema nervioso (el cerebro era visto como una mosaico arbitrario de zonas y comparado con un músculo).

Breve panorama histórico I – Antecedentes de la Neurociencia moderna.

- Hipócrates (300 AC) sostenía que el cerebro era el órgano del raciocinio (director del espíritu) y el corazón el asiento de los sentimientos. Sin romper la dicotomía entre razón y emoción sugirió por primera vez que el estudio de la mente se relacionaba con el estudio del cerebro.

- Descartes (siglo XVII) y su dualismo cartesiano sirvieron para afirmar a las ciencias naturales en la exploración científica del ser humano, incluyendo buena parte del sistema nervioso, pero excluyeron a la mente. Sostenía que el cerebro, animado por la sangre, era el órgano o asiento del sentido común, la imaginación y la memoria. Pero lo mental no podía ser estudiado como un fenómeno físico (diferenciaba el acto reflejo de la percepción del dolor). El mundo físico y el mundo mental eran entidades separadas y diferentes. Propuso que la glándula pineal era aquello que conectaba el cuerpo con el alma (la mente), o que la contenía. El dualismo cartesiano funcionó como un pacto implícito que habilitaba el estudio científico del cuerpo pero negaba el mismo status a la mente que estaba bajo dominio teológico.

- Flourens (fisiólogo francés) sometió las ideas de Gall a pruebas experimentales (produjo lesiones en distintas partes del sistema nervioso en palomas y estudio los efectos sobre la conducta) y sostuvo que no había zonas especificas del cerebro responsables de conductas especiales y concluyo contrariamente a Gall que la percepción, la imaginación y el afecto forman parte de una facultad mental única pero sin negar la relación de la mente con el cerebro sino en la manera en que lo hacia (localizacionistas vs. antilocalizacionistas).

- Broca en 1861 demuestra que existe una relación verificable de la relación entre las facultades mentales con una región del cerebro e introdujo definitivamente el estudio de la relación mente-cerebro al campo científico.

Los aportes iniciales a los conceptos neurocientíficos modernos los hicieron la anatomía, la embriología, la fisiología, la farmacología y la psicología.

Anatomía: Ramón y Cajal a fines del siglo XIX y a ppios. del XX, con ayuda de la técnica de tinción que colorea algunas células del preparado, identifica a la neurona como constituyente básico del sistema nervioso. Se da cuenta de qu el sistema nervioso estaba constituido por células discretas, cuyas ramificaciones conformaban una intrincada red, pero constituía por elementos celulares individuales. Formuló la doctrina neuronal, según la cual el sistema nervioso esta constituido por elementos señalizadores individuales (neuronas) que se contactan con otras en puntos especializados de interacción llamados sinapsis.

 Embriología: Ross Harrison demostró que los constituyentes de la neurona (dendrita y exón) eran continuidades del cuerpo celular, que la punta del axón embrionario contenía un cono de crecimiento cuya función era guiar el avance del axón hacia su diana (lugar donde se realizará la sinapsis) durante la embriogénesis.

Fisiología: Luigi Galvani descubrió que las células musculares producen electricidad y que se contraen si se les aplica una corriente. Sechenov (continua la obra de Pavlov) y desarrolla el primer modelo fisiológico experimental de aprendizaje sobre reflejos condicionados. Sherrington: actividad integrativa del sistema nervioso, Konorski: procesamiento de la info. en niveles de abstracción creciente y Hebb: papel de la modificación de la sinapsis en la representación de la info. Perceptiva.

Farmacología: Claude Bernard demostró que las drogas son activas en el organismo porque interactúan con receptores específicos en las células.

Psicología: Charles Darwin con sus investigaciones sobre la evolución estimula la descripción objetiva de la conducta, dando origen a la psicología experimental (Wundt y los laboratorios) y a la etología (estudio de la conducta en un medio natural).

 

Breve panorama histórico II –Neurociencia contemporánea.

Biología molecular: Kandel, se logró un avance en el conocimiento de los niveles neuronal y sináptico y se continúa estudiando cómo los genes afectan la conducta.

Psicología cognitiva: las críticas al conductismo crearon las bases para el desarrollo de una nueva ciencia cognitiva que estudia las características de los sistemas inteligentes (natural y artificial) sobre la base de analizarlos como sistemas de procesamiento de la información.  La psicología cognitiva asumiendo que tareas psicológicas como leer, comprender un lenguaje o reconocer un rostro tienen procesos mentales subyacente, desarrolló y validó modelos en términos de estructuras.

El neuropsicólogo Luria observó pacientes con heridas de bala en el cráneo tenían alteraciones del lenguaje que adoptaban diferentes formas según la localización de la herida. Concluyó que el lenguaje era el resultado de la actividad concatenada en distintos componentes neurales localizados en diferentes partes de la corteza cerebral. Las facultades son llevadas a cabo en diferentes regiones especializadas del cerebro.

Psicología y neurociencias

La psicología es el estudio científico del comportamiento, tanto de los aspectos manifiestos como de los procesos internos que subyacen al mismo (memoria,  atención, motivación). Las neurociencias sn disciplinas científicas que estudian el sistema nervioso, cuya función dentro del organismo es controlar el comportamiento. Hay consenso sobre: la neurociencia no pude avanzar sin apoyarse en teorías psicológicas explicitas y sólidas y la psicología, al pretender explicar la conducta, no puede dejar de lado métodos y teorías provenientes de la investigación biológica y neurocientífica.

 

Ramas de la neurociencia

Neuroanatomía y neurohistología: estudia la estructura macro  y microscópica del sistema nervioso. Neurofisiología: funcionamiento del sistema nervioso. Neuroquímica: estudio de las bases químicas del sistema nervioso. Neuropatología: estudio de las alteraciones del tejido nervioso. Neurología: estudia las enfermedades humanas que afectan al sistema nervioso.

Las más psicobiológicas son: Bióloga del comportamiento: utiliza manipulación del tejido nervioso (lesiones controladas, estímulos eléctricos) Psicofisiología: registro eléctrico no invasivo (electroencefalograma, potenciales evocados, etc.) Neuropsicología: estudia el efecto de las lesiones cerebrales sobre las funciones complejas humanas (lenguaje, memoria, atención) Neurociencia cognitiva: ídem neuropsicología pero con pacientes sanos que participan en experimentos voluntarios. Psicofarmacología: manipulación farmacológica del tejido nervioso.

Herencia biológica

El cerebro humano es el resultado de millones de años de evolución. La selección natural es el motor de la evolución. Darwin, inspirado en la diversidad de formas biológicas, publica “sobre el origen de las especies”. Evolución: suma de pequeños cambios producidos a lo largo de generaciones sucesivas, que resultan en la aparición de una nueva especie. Para explicar las modificaciones apeló a un mecanismo variacional: selección natural de las variantes más aptas en un ambiente particular. Existen tres principios: 
-Principio de variación
à los individuos de una especie no son idénticos -Principio de herencia à los rasgos fenotípicos se transmiten porque están influidos genéticamente
- Principio de selección natural
à conservaciones de rasgos favorables para una especie a lo largo de generaciones.

 

Genes y ambiente ¿Cuándo?

Los factores genéticos y los ambientales interactúan a lo largo de todo el Cuilco vital, aunque con diferente peso según la etapa ontogénica. El desarrollo embrionario y los llamados periodos críticos son momentos de especial relevancia.  La estructura intrincada que muestra el cerebro en adultos es resultado del desarrollo embrionario y aunque el ambiente influye esta primera etapa corresponde a un programa gobernado por los genes mediante una señalización bioquímica estable. En la última etapa del desarrollo embrionario la modificación de las conexiones sinápticas esta muy influida por los eventos del mundo externo como por la actividad generada dentro del sistema nervioso del embrión. Luego del nacimiento los factores ambientales juegan un rol principal pero siempre relacionados con los factores genéticos que restringen la adquisición de capacidades y aprendizajes y regulan los momentos en que el sistema esta mas sensible a la exposición de estímulos específicos (periodos críticos) La actividad d un cerebro adulto es el resultado d la interacción entre (1) factores genéticos; (2) procesos d desarrollo y (3) factores ambientales. El cerebro humano, está codificado en nuestro programa genético, resultado d millones d años d evolución. Las funciones originales d algunas d sus partes han sido alteradas x sucesivas modificaciones d manera q incluso algunas d sus propiedades actuales pueden haberse desarrollado inicialmente para otras funciones. Se piensa q una parte d ese desarrollo es independiente d la actividad y controlado x el programa genético lo q se refleja en el diagrama completo d conexiones q se forma durante la vida embrionaria. Los factores ambientales son cruciales en la constitución y el sometimiento d las funciones del cerebro. Sobre todo en las especies c/SN + desarrollado. Existe una relación entre potencialidad d aprendizaje y complejidad del SN d la especie. Cuando + complejo es el SN d una especie, tiene mayor capacidad d adaptación a ambientes variables, una vida + larga y un período + prolongo d inmadurez. Sus programas d comportamiento son + complejos y flexibles, expresan una mayor influencia d lo adquirido y una mayor dependencia d la interacción social.

 

El sistema nervioso está estructurado en niveles crecientes de complejidad

La complejidad del cerebro y de las operaciones que lleva a cabo no dependen solo del número de células que lo componen sino de su organización, la manera en que las células están conectadas entre si formando circuitos y sistemas. Cada neurona en sí misma es una unidad de procesamiento completa y única integrada por estructuras altamente organizadas gracias a un complejo entramado establecido durante el desarrollo embrionario.

Cada neurona tienen 1.000 conexiones y sólo se conecta con un pequeño grupo de neuronas formando una red local, estas redes a su vez se agregan formando regiones. Las regiones corticales y subcorticales del encéfalo se conectan a distancia para formar sistemas y estos a su vez se conectan para formar sistemas de sistemas. De esta manera el cerebro deja de ser un órgano simple y monótono para pasar a ser un supersistema de sistemas (Damasio, 1996).

Esta disposición en estructuras con niveles de complejidad creciente tiene varias consecuencias: (1) La especialización de áreas cerebrales es resultado del patrón de conectividad de los circuito locales que lo constituyen y del lugar ocupado por el mismo dentro de un sistema (2) Cada nuevo nivel muestra capacidades de procesamiento superiores que no pueden ser explicadas como la simple suma de sus propiedades.

Niveles de organización del SNC

Sejnowski y Churchland (1989), proponían describir los fenómenos conocidos en el SN agrupándolos d acuerdo a una escala física: el tamaño. Son 7 niveles d organización, d menor a mayor escala espacial: moléculas, sinapsis, neuronas, redes, mapas, sistemas y SNC. Los elementos d cada nivel son parte d una maquinaria integrada, por lo que los niveles de organización del SNC son distinguibles conceptualmente pero no separables en su existencia real.

 

SNC (cerebro)
Sistemas: estructura neural constituida  por regiones funcionales (corticales y subcorticales) distantes entre si y conectadas por fibras blancas que participan de una función determinada
Regiones: mapas, láminas y columnas: los circuitos locales se agrupan en regiones. Si observamos la corteza cerebral a través de un corte transversal podemos ver una organización laminar. Además tiene una organización vertical debido a un alto grado de afinidad de las células que se disponen en columnas que atraviesan las laminas.. Las células de una misma columna poseen similares propiedades en la respuesta y tienden a conectarse entre si. Algunas regiones de la corteza cerebral (por ej. la motora primaria) están dispuestas de acuerdo a una organización topográfica. El ordenamiento de las neuronas es tal que cada punto de un área se corresponde con puntos precisos del cuerpo  de manera que la corteza produce un mapa topográfico.
Redes locales: es una masa de axones dendritas y sinapsis que se estudia por modelos simulados.
Neuronas: unidad anatómica y funcional de procesamiento en el sistema nervioso
Sinapsis: puerta de comunicación entre neuronas, se realiza mediante la liberación de moléculas (neurotransmisores). Componente básico para la función neural.
Moléculas: neurotransmisores que actúan sobre los receptores ubicados en la membrana postsináptica.