Neurociencia

Psicología. Método científico-experimental. Post-morten. Sistema nervioso. Encéfalo. Patología. Lesiones

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FUNDAMENTOS DE NEUROCIENCIAS

2º DE PSICOLOGÍA

TEMA 1. HISTORIA DE LAS NEUROCIENCIAS

- Introducción:

Psicobiología y neurociencias tienen una parte común aunque son diferentes. El campo de neurociencias es mucho más amplio y trata de estudiar las bases biológicas de la conducta, concretamente el sistema nervioso. El gran problema de la neurociencia es que no se puede estudiar directamente el sistema nervioso humano porque la experimentación no es ética. Por tanto, se debe abordar de una forma indirecta a través de las patologías, lesiones, etc., experimentos que nos brinda la propia naturaleza.

La neurociencia ha avanzado muchísimo en los últimos diez años, aunque esto no signifique que lo sepa todo. En las neurociencias no sólo influye la psicología sino también otras disciplinas como la física, la química, la citología, la inmunología, la anatomía, etc. con todos los conocimientos que han aportado acerca del sistema nervioso. La neurociencia es la que tiene la información sobre el sistema nervioso a todos los niveles. Nosotros nos vamos a fijar más en la parte psicobiológica de la neurociencia.

En España la neurociencia sólo se estudia en psicología. Todo lo que vamos a aportar es fruto de investigación. En neurociencias se sigue el método científico-experimental, que consiste en observar para generar una hipótesis y luego se intenta ratificar esa hipótesis. A veces esto nos permite establecer correlaciones. Pero normalmente acudimos a una experimentación (variables independientes y dependientes). A partir de esto podemos formular leyes o generar teorías. Una crítica que se hace a las neurociencias es que no se generan teorías.

Ramón y Cajal aplicó nitrato de plata a las neuronas y como se tiñeron sus terminaciones pudo comprobar que las neuronas eran independientes. Kölliker intentó repetirlo en Londres pero no le salía. Sólo pudo conseguirlo después de que Cajal le mandase agua de Madrid para emplearla en el experimento.

Los experimentos sólo son válidos cuando se pueden repetir en todos los laboratorios. Se tarda entre 5 y 10 años en descubrir que un experimento es falso una vez publicado.

En cualquier experimento se necesita controlar las variables. Por ejemplo, supongamos que queremos probar el efecto de una droga sobre una determinada conducta. Para ello siempre aplicamos distintas dosis de la droga a los animales aunque sepamos cual es la óptima. Si óptimo es 1%, aplico a un grupo 0,5%, a otro 1% y a otro 2%. En cada grupo tengo que coger un número estándar de animales que puede ir de 7 a 15 en función de lo que queramos investigar.

Además tenemos que crear un grupo control en el que las condiciones sean las mismas que en el resto pero en el que no inyecto la droga, aunque debería inyectar la misma cantidad de disolvente que uso para disolver la droga en él a los tres grupos experimentales y otro grupo control al que solo pincho sin introducir nada. Pero como hembras y machos son diferentes deberíamos realizar el experimento primero en un grupo de machos y luego en un grupo de hembras. Pero el grupo de hembras habría que multiplicarlo por cuatro porque las hembras ovulan cada cuatro días y pueden estar en una de las cuatro fases de la ovulación, comprobando que cada grupo de hembras que hagamos está en la misma fase. También hay que controlar hacerlo a la misma hora, las condiciones ambientales, que el sujeto que las manipule no lleve ninguna sustancia… Sólo con todo eso controlado pasamos a creernos los resultados.

Una de las especies que más se usan en investigación es la mosca de la fruta. SE estudió para conocer la información genética. Lo bueno que tiene es que posee pocos cromosomas y es más fácil de estudiar. Otras especies se han usado para comprobar el funcionamiento de una conducta determinada. Para ello se usa la Aplysia, por ejemplo. Un investigador norteamericano usó la especie califórnica de un metro de tamaño. Se usó para estudiar las bases neurofisiológicas de habituación y sensibilización. También se pudo estudiar en ellos las bases del condicionamiento. Otras especies se usan para estudiar la agresión (peces). Las palomas se usan por su buena orientación espacial. De los gatos comprobamos que sus conexiones nerviosas son iguales que las nuestras, como en las ratas. También se han usado perros (Pavlov), pero al final siempre queremos ratificar los estudios en primates porque es la especie más semejante al hombre. Lo importante es conocer información sobre el ser humano.

Estos estudios pueden llevarse a cabo en el campo, en el hábitat del animal. Por lo general se llevan a cabo en zoos, etc. Pero hay que mirar si las condiciones son las más semejantes a las de la vida del animal, porque sino no es tan válido el estudio.

HISTORIA DE LAS NEUROCIENCIAS

El primer escrito conocido sobre el cerebro se encuentra en un papiro comprado por Edwing Smith en 1885. Data de una antigüedad de 3000 años y es el escrito más antiguo sobre neurociencias, de alteraciones sobre el sistema nervioso. Es un papiro egipcio que procede del s. XVI a.c. pero puede tratarse de una copia e otro documento mucho más antiguo, cuyo autor fue posiblemente el arquitecto y médico Imhotep. Describe dicho papiro, entre otras cosas, el diagnóstico, tratamiento y pronóstico de una serie de pacientes con heridas en la cabeza y el cuello (48). Se habla de trepanaciones porque se pensaba que algunos males venían de unos humores o gases que se acumulan en esa zona y que con los orificios ya salían al exterior. Pero la mayoría de ellos morían.

Demócrito aporta dos ideas fundamentales al situar el pensamiento en el cerebro y lanzar la idea de que existe una actividad nerviosa de comunicación. Demócrito dice que el cerebro es quien controla las funciones superiores y también habla de actividad nerviosa. No es el primero sino el que más énfasis pone en situarlo en el cerebro.

Hacia el año 400 a.c. Hipócrates vino a enriquecer las ideas de Demócrito. Era un médico de la época que tenía que resolver cualquier cosa del organismo. Observó muchos casos distintos, tenía una amplia observación clínica. Esto le permite distinguir entre enfermedades neurológicas y mentales. Decía que el cerebro era el lugar del intelecto y el órgano que controlaba la conducta. Entre otras cosas, describió la epilepsia, describió lesiones del hemisferio izquierdo con sus manifestaciones en el hemicuerpo derecho, relacionó el pensamiento, la inteligencia y las emociones con el cerebro y llegó a diferenciar ente enfermedad neurológica y enfermedad mental.

Platón, ya en la época de los filósofos, sitúa el intelecto en la cabeza. Comparte la opinión de Hipócrates de ver en el cerebro la parte “más noble” del cuerpo humano. Distinguió tres partes en el alma y relacionó a cada una de ellas con un órgano determinado: las pasiones más bajas como la codicia y el deseo pertenecían al hígado; las pasiones superiores como el orgullo, el valor, la furia o el miedo pertenecían al corazón. Pero el entendimiento competía al cerebro en exclusiva.

Para Aristóteles, hacia el 350 a.c. el cerebro sólo refrigera el organismo. Para él, sin haber practicado observaciones sobre cadáveres, las funciones: sensaciones, pasiones e inteligencia residen en el corazón. Esto fue un parón para las neurociencias de siglos porque se estudiaba el corazón y no el cerebro.

Por su parte la medicina griega intentó seguir estudiando el cerebro:

Herófilo, conocido como el padre de la anatomía, progresó en nuestro conocimiento del sistema nervioso a diseccionar cadáveres tanto de personas como de animales. Entre otras cosas, Herófilo localizó el recorrido de los nervios motores distinguiéndolos de los sensoriales, describió los ventrículos cerebrales y habló de estructuras en el sistema nervioso.

Ya en el s. II d.c. Galeno, a menudo citado como el padre de la Medicina trató heridas de gladiadores y diseccionó algunos animales. También describió los ventrículos y los distinguió de la masa encefálica además de aportar dibujos de la organización del cerebro. Entendió asimismo que el cerebro era el órgano central de la percepción. Pero situó las funciones en los ventrículos, en lugar de en el masa encefálica.

Durante la Edad Media se desarrolló la doctrina de Galeno hasta que la investigación anatómica en el hombre fue prohibida por la doctrina cristiana.

Ya en el Renacimiento tenemos que citar a Leonardo Da Vinci (1472-1519) no sólo por sus dibujos del sistema nervioso, sino por su investigación con cadáveres. Incluso investigó cráneos y en sus dibujos nos deja comentarios del funcionamiento, centrando las funciones en la “sustancia” (masa encefálica). De hecho realizó el primer dibujo realista que conocemos de los ventrículos cerebrales. También destaca Miguel Ángel.

Descartes (1596-1650) escribió en 1633 su libro Sobre los Hombres. Muy influenciado por la teoría mecanicista, intenta ligar los dos movimientos de la época buscando diferencias entre animal y humano. Intentó relacionar en el ser humano, la mente con el cuerpo, y buscó una estructura que fuese única en el hombre y encontró la glándula pineal, situada entre los dos hemisferios y el cerebelo y consideró que controlaba todas las funciones y que en ese punto era donde mente y cuerpo contactaban. El problema es que Descartes creía, erróneamente, que la glándula pineal sólo existe en los seres humanos y no en los animales, al igual que el alma o conciencia. Sin embargo, hay animales como la lagartija que también la poseen. Para Descartes sólo tenemos un pensamiento de una misma cosa ala vez. Esta noción de dualismo mente/cuerpo fue un tema ampliamente difundido.

La conducta semeja a una máquina. Él propone la idea de reflejos espinales y una vía neural para los mismos. Pero pensaba que los nervios eran un continuo.

Thomas Willis (1621-1675) publicó su anatomía del cerebro. Estudia sistemáticamente los trastornos del cerebro. Consideraba el cerebro como el órgano que coordina y controla la conducta.

No fue hasta el s. XIX cuando las personas cultas del mundo occidental aceptaron finalmente que el cerebro era el órgano que coordina y controla la conducta. Una idea popular del s. XIX fue la frenología, de la cual Gall fue el máximo representante.

Franz Joseph Gall centró todas las funciones en el cerebro lo cual es un punto a su favor, pero sostenía que la corteza cerebral consistía en unidades funcionales u “órganos” independientes, cada uno de los cuales era responsable de una facultad conductual determinada (el amor a la familia, la curiosidad, la percepción del color, etc.). Así mismo, sostenía que el cráneo reflejaba directamente la superficie del cerebro de modo que, palpando la cabeza de una persona se podría saber qué facultades tenía más desarrolladas y cuáles menos.

La mayoría de los investigadores que eran contrarios a la idea de Gall rechazaron el concepto de localización de la función cerebral en su totalidad. Insistían en que el cerebro, igual que la mente, funciona como un todo.

Marie-Jean-Pierre Flourens (1794-1867) fue uno de esos investigadores antilocalizacionistas. Flourens realizó ablaciones en el cerebro de animales de una gran variedad de especies, y llegó a la conclusión de que el daño conductual producido por la lesión no dependía de la zona concreta que se extirpase sino de la cantidad de masa encefálica lesionada.

En la discusión entre los loalizacionistas, que defendían la localización de las funciones, y los antilocalizacionistas, que defendían la idea de unidad en la función cerebral, ninguno de los dos bandos logró contar con pruebas muy convincentes, por lo que los debates sobre la cuestión prosiguieron durante el siglo XX.

Paul Broca (1824-1880) se involucró en acaloradas discusiones sobre la relación entre lenguaje y cerebro. Afirmaba que la capacidad del lenguaje no era una propiedad del conjunto del cerebro sino que más bien estaba localizada en una región cerebral restringida. Llegó a esta conclusión mediante estudios post-mortem de los cerebros de sujetos como el señor “Tan”, que en vida habían tenido problemas para hablar. Los hallazgos de las autopsias realizadas por Broca revelaron la destrucción de una región en el lóbulo frontal izquierdo, que recibió el nombre de “área de Broca”.

También descubrió que el área 4 (frontal) controla la motricidad, el área 17 (occipital) controla la visión, las 41 y 42 (temporal) controlan la audición y las áreas 44 y 45 son las conocidas como circunvalación de Broca. Esto supone un retorno al localizacionismo tratando de definir un lugar para las funciones, algo que hicieron muchos investigadores.

William James introdujo la revolución en 1890 con las ideas darvinianas aplicadas a las funciones del sistema nervioso. Da un punto de vista evolucionista a la psicología que tarda mucho en llegar a Europa. Publicó el libro Principios de Psicología, obra muy citada sobre todo por parte de los neurocientíficos cognitivos.

El final del siglo XIX y el principio del s. XX trajeron consigo muchos progresos importantes en Psicología Biológica.

Hermann Ebbinghauss en 1885 mide el aprendizaje y la memoria en humanos.

Edward L. Thorndike en 1898 mide el aprendizaje y la memoria en animales.

Korbinian Brodmann en 1909 desarrolló el mapa cerebral con 52 partes, de las cuales algunas se vinieron abajo y otras se mantienen. Es el máximo localizacionista. Su terminología se emplea en la clínica.

Ivan P. Pavlov también estudio el reflejo condicionado en animales que intentaba relacionar el sistema nervioso con una función fisiológica.

El psiclógo americano Shepard I. Franz (1902) buscó el lugar del aprendizaje y la memoria en el cerebro combinando los métodos de entrenamiento y aprendizaje de Thorndike con lesiones localizadas en cerebros animales. Este trabajo inició una búsqueda del rastro de la experiencia en el cerebro, del lugar en el que el sistema nervioso almacena la información. Kart S. Lashley (1890-1958) se refirió a esto como la “búsqueda del engrama”. Lashley estudió con Franz y se hizo cargo del problema de investigar las localizaciones y los mecanismos de las funciones de la memoria en el cerebro. Su enfoque era ante todo anatómico y centró su atención en evaluar los efectos conductuales de lesiones cerebrales.

La psicología biológica actual lleva la influencia del psicólogo canadiense Donald O. Hebb (1904-1985) que fue el primero en hablar de plasticidad sináptica del sistema nervioso y redes neuronales. Es el primero que hace la interpretación de que cuando un sujeto aprende se están produciendo cambios en el cerebro a nivel de sinapsis. Es decir, que la comunicación entre dos neuronas no queda determinada de una vez para siempre, sino que es modificable a través de la experiencia.

Desde el campo de la anatomía también se fueron produciendo grandes avances a partir de la invención del microscopio. Van Leeuwenhoek (1674) lleva a cabo la descripción de protozoos y bacterias así como del sistema nervioso, aunque era una descripción muy pobre debido a la falta de mejores lentes. Él mismo hacía las lentes para realizar observaciones.

En 1838 Schleiden y Schwann propusieron la teoría celular que dice que estamos formados por células.

En 1857 Kölliker describió las mitocondrias de las células musculares.

En 1879 Flemming describe el comportamiento de los cromosomas en la mitosis.

En 1886 Zeiss construye lentes con resolución en el límite de la luz visible.

Los primeros medios de tinción para la investigación del sistema nervioso fueron introducidos por Joseph von Gerlach, líder del reticularismo, y eran el carmín, el añil y el cloruro de oro.

Más tarde, Golgi (1898) introdujo la impregnación argéntica (nitrato de plata) o tinción de Golgi, que le ayudó a descubrir el orgánulo que lleva su nombre. Las imágenes obtenidas hacían pensar que las neuronas estaban interconectadas en forma de red, esto dio lugar a la teoría reticularista, que habla de un continuo de neuronas sin espacio alguno entre ellas.

Ramón y Cajal (1857-1952) hizo una variación en la tinción de Golgi que le permitió ver que las neuronas no formaban una red sino que eran independientes unas de otras. A partir de aquí desarrolla, en contraposición a la teoría reticularista, la teoría del neuronismo que plantea la neurona como una unidad independiente. Introduce así, Cajal, la idea de sinapsis. Habría que decir que quien propuso el término “neurona” no fue Ramón y Cajal sino Waldeyer.

Al mismo tiempo, el fisiólogo C.S. Sherrington (1857-1952) demuestra la existencia de sinapsis y tráfico de sustancias entre neuronas, aunque hubo que esperar a la aparición del microscopio electrónico para poder verlo.

Fue Palade en 1955 quien realizó las primeras observaciones ultraestructurales de las sinapsis y sacó la primera imagen de una de ellas. Confirma la teoría de Ramón y Cajal y Sherrington.

A partir de entonces se intentó saber por ejemplo, que sustancias se intercambian las neuronas. Y se usaron cromatógrafos para medir esas cantidades tan pequeñas. También podemos usar la radiación para determinadas moléculas y estructuras dentro de la membrana de una sinapsis. Ahora que ya tenemos tantos aparatos se trata de interpretar los datos. Se va conociendo como es la química del cerebro:

Galvani descubre la “electricidad” animal mediante el reflejo patelar (reflejo de la pata en la rana). Descubre que los nervios son excitables eléctricamente. El sistema nervioso funciona a través de una electricidad que el propio animal genera.

Caton (1875) fue el primero en registrar la actividad eléctrica espontánea del cerebro. Y Matteucci (1938) registra por primera vez la producción de la corriente eléctrica en una neurona gracias a un aparato dotado de suficiente sensibilidad. Estimulaba la neurona y registraba la corriente eléctrica que ésta generaba.

Neher y Sakmann (1991) desarrollan la técnica del “Match Clamp” consistente en coger trozos de membrana de una neurona y determinar sus cambios iónicos. Descubre sus canales iónicos, nadie lo ha visto pero hay pruebas de que sí existen.

TÉCNICAS DE ESTUDIO

La mayoría de as técnicas se basan en el estudio post-morten, es sujetos con alguna patología, etc. siempre que el sujeto o su familia hayan hecho una donación. También se realizan estudios con personas con lesiones. Hoy en día hay donaciones se encéfalos que pueden conservarse congelados, por eso, son importantes los almacenes de cerebros. Lugar al que se solicitan encéfalos para los estudios.

Microscopios para las muestras sin tinción

- Microscopio de luz: las partes de las que consta un microscopio son luz, condensador, pletina, objetivo y ocular. Permite obtener hasta 1000 aumentos. En el microscopio apreciamos los tejidos como una transparencia haciendo pasar un haz de luz. La luz llega por debajo de la pletina donde se coloca la muestra. La imagen se ve invertida.

- Microscopio de interferencia o Nomarsky (su descubridor): al microscopio de luz se le puede introducir también un prisma entre el ocular y el objetivo. EL prisma descompone la luz en su espectro de colores que, al ser ondas diferentes, llegan antes al ojo unos que otros. Esto permite obtener una imagen de falsa tridimensionalidad. El tejido se ve con relieves. Se ven los límites de la célula y el núcleo.

- Microscopio de campo oscuro: el fondo queda oscuro porque hemos desviado el haz d eluz y sólo se reflejan aquellos orgánulos que reflejan la luz hacia nosotros. La luz llega al tejido con un cierto grado de inclinación.

- Microscopio de contraste de fases: otra forma de jugar con la luz es colocar entre la bombilla y la muestra una cartulina o placa de metal a la que hacemos una ranura circular, de manera que la luz del centro no puede pasar y sólo pasan los rayos en diagonal. Nos permite ver más detalles del tejido.

Un mismo microscopio puede tener todas estas funciones (microscopio óptico).

El sistema nervioso es transparente, por eso el microscopio juega con la luz o sino no se ve nada. Para observarlo puedo usar dos tipos de técnicas:

- Clásicas: Utilizar impregnaciones con nitrato de plata para ver la estructura que nos interesa y describirla. La técnica del nitrato de plata consiste en la oxidación, que consigue volver a la muestra negra y tiñe todas las terminaciones. Esta técnica se utilizó durante casi un siglo pero se ha sabido hace sólo 8 años el motivo del por qué el nitrato de plata sirve para ver las prolongaciones: es porque esta sustancia tiene apetencia por unas proteínas determinadas de las terminaciones.

- Coloración: se usan diversos colorantes en función del carácter ácido o básico de lo que queramos teñir. Usamos un colorante ácido para teñir una base y viceversa. Puedo usar distintos colorantes en el mismo tejido al mismo tiempo. Se usan colorantes naturales (obtenidos de plantas y de algunos animales) o sintéticos (fabricados en laboratorios químicos).

- Microscopio de fluorescencia: Se cambia la bombilla del microscopio de luz normal por otra que emite rayos ultravioleta. Previamente habrá que teñir el tejido con un colorante que, al excitarse con los rayos ultravioleta, emita luz. Evidentemente el problema es que los rayos ultravioleta si llegaran a nuestra retina nos dejarían ciegos. Por ello sería necesario cambiar las lentes del objetivo para impedir el paso de los rayos. Otra solución sería colocar la luz de modo que caiga sobre el tejido desde arriba y no desde abajo. Para eso tenemos el siguiente microscopio.

- Microscopio de epifluorescencia: La luz se coloca de lado para que los rayos entren en diagonal y refleje las partículas desde arriba sin dañar la vista del experimentador (también se coloca una pantalla en medio a este fin). El inconveniente de la fluorescencia es que se pierde. Una vez excitada la molécula de colorante emite luz, pero este proceso requiere energía y la energía se gasta. Por eso en necesario fotografiar o grabar en vídeo cunado se aplica esta técnica y estudiarlo después.

- Técnicas inmunocitoquímicas: tenemos partículas que van a ser reconocidas por los anticuerpos, que son producidos por nuestra células, de forma que cunado se aproxima una partícula ajena a nosotros el organismo fabrica anticuerpos para intentar bloquearla y eliminarla. Así surge esta técnica que creyó que nuestro método de defensa podía funcionar como técnica. Se marca un grupo o cadena de aminoácidos, unidades muy pequeñas dentro de la célula. Si yo inyecto en un tejido una sustancia para la que en ese tejido hay un anticuerpo, podré ver como dicho anticuerpo se une a la sustancia. También puedo hacer que haya otro anticuerpo que se una al anticuerpo de la sustancia, siendo éste último el primario y el que se une a éste el secundario, en el cual colocaremos un “candil” (partícula de oro, etc.) para poder apreciar que se ha producido la unión. Esta reacción es muy usada para marcar las pequeñas cadenas de aminoácidos que hay en determinadas proteínas.

Loa anticuerpos pueden ser de dos tipos: si son policlonales los desarrollan los seres vivos de forma variada, es decir, proceden de varias células y pueden reconocer distintas partes de una proteína. Los anticuerpos policlonales no son todos iguales, reconocen un grupo de aminoácidos pero este grupo puede estar en otra proteína y esto puede dar lugar a confusiones y marcar lo que no queremos marcar; no hay tanta selectividad.

Los anticuerpos monoclonales son los que sólo generan un tipo de anticuerpo determinado. Al sacar una célula del cuerpo y cultivarla se dividirá y de esa célula se obtendrá un grupo de células que producirán el mismo tipo de anticuerpos que producía la primera célula. La monoclonal sólo reconocerá una zona. Se necesitan muchos monoclonales para poder hacer un marcaje y por tanto, se cogen muestra de especies diferentes.

Uso el monoclonal cuando quiero marcar una parte determinada de una molécula, y el policlonal cuando quiero cuantificar la presencia de una sustancia.

- Autorradiografía: muchas veces lo que nos interesa es el funcionamiento metabólico del cerebro, si al realizar una tarea se activan unas áreas u otras. Esta técnica se basa en introducir una sustancia que consuman las células que están funcionando en ese momento. Por ejemplo, un isótopo e glucosa (isótopo es radioactivo porque tiene un electrón más). Si mandamos a un sujeto (siempre animal) andar, las partes que se activen del cerebro serán las implicadas en la tarea y consumirán esa glucosa. Al sacrificar al animal puedo saber que áreas estaban activas en ese momento porque tienen radiación. Para saber que partes tienen radiación hay que colocar encima de las secciones una película fotográfica de forma que la radiación la vela y al revelarlo que una mancha negra a partir de la cual se puede hacer una imagen de falso color, transformando los distintos tonos de la plata (negros y grises) en colores diferentes. Ésta es la técnica más usada para hacer marcajes específicos. Es única de animales ya que es invasiva. Gracias a esta técnica se conoce el mecanismo de funcionamiento celular. El problema es que el revelado puede tardar hasta un año en hacerse.

En la misma sección puedo aplicar coloraciones e inmunocitoquímica. Las técnicas no tienen porque ir solas se pueden combinar.

- Microscopio electrónico: la microscopía electrónica busca un mayor número de aumentos (comienza directamente en 2000 aumentos) y en lugar de usar fotones usa electrones. Dentro de ellos tenemos el microscopio electrónico normal y el de barrido.

En el normal los electrones se consiguen acercando un ánodo y un cátodo y dando una descarga muy fuerte. Al saltar la descarga de un polo a otro se desprenden electrones. Estos electrones toman trayectorias aleatorias por lo que alrededor del tubo hay una serie de lentes magnéticas que van cambiando constantemente de signo y que consiguen alinear los electrones.

Continuación los electrones llegarán al tejido y según la densidad de éste lo atravesarán en mayor o menor medida. Los electrones que consiguen atravesar el tejido inciden finalmente sobre una placa fluorescente estimulándola. Esto es lo que el investigador verá en color verde en una pantalla.

Para que los electrones puedan bajar rápidamente por el tubo, no puede haber aire ya que el aire contiene moléculas que chocarán con los electrones y los desviarán. Hay un alto vacío y por eso el tejido debe ser deshidratado y las muestras tienen que tener un grosor inferior al del microscopio óptico. Esta técnica nos d ala posibilidad de divisar detalles (escisión de células para dar lugar a las células hijas). Se ven radiografías en blanco y negro. No es habitual pero también se pueden usar colores para diferenciar partes.

En el microscopio de barrido o scanning, el proceso es semejante. En un microscopio electrónico en el que la muestra se rodea de metales pesados para que los electrones choques contra ellos, reboten y esos electrones secundarios son los que vamos a ver a través de una cámara. Podemos usar oro, plata…unidos a carga eléctrica para que salga disparado y se vaya adhiriendo a la muestra. Hay que usar muy poco espolvoreado de oro para poder seguir observando las estructuras bien. Nos ha permitido conocer la sinapsis química.

- Microcopio confocal: Consiste en usar una luz láser permitiendo hacer observaciones más precisas. Consta de dos pantallas, en una s trabaja y en otra se ve la imagen. El rayo láser incide en el tejido por un espejo. Y si en el tejido hay algo marcado con fluorocromo emitirá protones que es lo que yo voy a ver. La novedad es que a través del espejo puedo descomponer la imagen en planos por su grado de inclinación, haciendo que penetre a mayor o menor profundidad. La menor diferencia entre dos niveles es una micra. Esta imágenes llegan a un ordenador con el cual se puede construir una imagen en tres dimensiones. En cada uno de estos planos podría aplicar las técnicas vistas anteriormente y hacer lo que quiera con ellas. Es una técnica bastante reciente.

Técnicas de registro

- Electroencefalograma: consiste en colocar al sujeto una serie de electrodos en la cabeza y registrar las corrientes eléctricas que pasan por debajo de esos electrodos. Hoy en día, ya no hace falta rasurar el pelo, sino que se coloca un gel conductor para que se transmita mejor la señal eléctrica de los electrodos. Es interesante para detectar ataques de epilepsia donde hay alteraciones en la corteza, porque estos electrodos sólo detectan las corrientes del córtex. Los electrodos van marcando las ondas significativas. Las corrientes nerviosas no sólo pueden verse en el encéfalo sino en cualquier músculo mediante un electromiograma, o de los ojos con un electroculograma. Siempre se penen los electrodos en el músculo que queremos examinar.

- Potenciales evocados: cosiste en sumar todos estos registros y se hacen puntuaciones medias. Se trata simplemente de calcular los valores medios de respuesta. Siempre estamos hablando a nivel cortical. Vamos viendo que partes de la corteza están implicadas en las distintas tareas que le mandamos al sujeto (luz, sonido) Se obtiene valores positivos y negativos, y se centra en los segundos que tarda el sujeto en responder. Estos registros se pueden introducir en el ordenador y ver un mapa del encéfalo con los focos de intensidad, así se obtienen las áreas de funcionamiento.

- Roentgenografía: son las radiografías convencionales inventadas por Roentgen. Se trata de una emisión de rayos X y detrás colocamos una película fotográfica que luego se revela. Sirve sobre todo para ver los huesos, pero no la masa encefálica. Las zonas que tienen más densidad son negras y las que tienen menos blancas. Sabemos que los rayos X son acumulativos: si se recibe mucha radiación las células se pueden volver tumorales o alterar su nivel de división. Hoy los aparatos son más fiables y la división es menor.

-Angiografía: consiste en meter en el sujeto una sustancia radioactiva (poca), en su sistema circulatorio de manera que los rayos X no pasen a través de ellos y podamos verlos. Permite ver también anomalías en el encéfalo. Es una sustancia radioactiva que se concentrará donde exista actividad.

El inconveniente es que los rayos X son radioactivos y pueden malignizar mis células. Es acumulativo, cada vez que te hacen rayos X es una zona las células van acumulando esa radiación. Hoy en día los sistemas han mejorado mucho.

Por esto aparecen las técnicas de neuroimagen:

- Tomografía axial computerizada (TAC): especie de túnel a través del cual se introduce al sujeto. En uno de sus lados hay un emisor de ayos X y en el otro hay un receptor de rayos X. Se van rotando para obtener distintas imágenes.. Se hacen distintos planos que luego monta un ordenador. La mejora es que el foco de emisión es muy pequeño. El punto de emisión se centra en un nivel y el emisor gira creando un corte en la pantalla. Se obtienen planos con esas detecciones puntuales. Cuanta menos distancia recorre mayor resolución tendrá la imagen.

- Resonancia magnética nuclear (RMN): campos magnéticos que obligan a las moléculas a que se pongan en el mismo plano y además se sincronizan los electrones. Al cortar la emisión todo vuelve a su posición original. Al volver a su postura desprenden energía y esa es la energía que hay que detectar. Se obtiene una imagen muy buena. Es una técnica que se puede repetir las veces que se quiera. Permite mayor nivel de resolución: se ve el hueso, los surcos, las estructuras internas, cavidades… Al sujeto le exponemos a un campo magnético sin daño alguno. Se pueden usar falsos colores (jugando con los diferentes grises que se obtienen) y ver así los niveles de mayor o menor actividad. Hoy se centran mucho en ver cambios en la captación de oxígeno. Se observa qué zona del cerebro consume mayor captación de oxígeno en relación a la actividad realizada.

- Resonancia magnética funcional (RMF): si se usa repetidas veces en poco tiempo puedo apreciar cambios en el sujeto. Podemos hacer registros cuando presentamos un estímulo, cuando se dice el nombre, cuando no ve nada y ver en clores las zonas del cerebro que se activan. Puedo ver que partes internas están participando en el proceso. Normalmente se hace con una resolución determinada, de un milímetro, lo cual nos da una buena resolución de las imágenes. Se puede representar tridimensionalmente para ver una zona concreta del encéfalo o las estructuras que participan en esa tarea ya que no sólo nos da información a nivel cortical, sino también a nivel más profundo. Hoy también se intentan seguir cambios moleculares a través de la resonancia magnética, podemos observar si ha habido cambios y apreciar las zonas del cerebro, o el sistema nervioso que están más activan más porque consumen más oxígeno.

- Tomografía por emisión de fotones simples: detectamos el flujo sanguíneo en el sujeto en un momento determinado. Podemos poner las zonas más activas y menos activas en función de falsos colores. Esta técnica permite comparar las diferencias entre una persona normal y una enferma. No tiene daño para el paciente y podemos observar si existen cambios en patologías determinadas. También se usa para determinar cambios en ese encéfalo, no todos los encéfalos funcionan igual pero todos presentan las mismas estructuras básicas. Semejante a la de emisión de positrones pero aquí las sustancias se pueden comprar y su radioactividad dura mucho más. Se inyecta la sustancia y se registra la energía emitida por los fotones.

- Tomografía por emisión de positrones (TEP, PET): Técnica funcional. Consiste en introducir un isótopo al sujeto, una pequeña cantidad de un elemento radioactivo que segrega pronto y es acumulativo pero en las dosis que se da no perjudica al sujeto. Hay países que han prohibido usar esta técnica para el estudio. Hay que esperar que el isótopo llegue a su destino, se descomponga en positrones que emiten radiación alrededor del encéfalo que es percibida por distintos sensores colocados alrededor del tubo en el cual se introduce al sujeto Se usa para ver como responde el cerebro ante distintas tareas. Normalmente se coge al sujeto en estado normal y luego realizando la actividad y se restan. Esa diferencia es con lo que nos quedamos. Siempre estamos haciendo promedios de actividad. Lo hacemos incluso con personas diferentes. (Estimulación - Control= Diferencia).

Estas distintas técnicas de neuroimagen podemos combinarlas y acoplarlas con un ordenador para obtener más información.

Todas estas técnicas se obtienen de modelos animales. Para analizar trastornos debemos provocar estos trastornos en animales para tratar de eliminarlos y luego aplicarlo a los seres humanos.

Usamos aparatos como el estereotáxico para provocar lesiones en las zonas más internas; se aprovecha la organización tridimensional del cerebro usando este aparato. Tiene un soporte para la cabeza del animal y un bazo portador del electrodo que se puede mover en las tres dimensiones. Existe un punto de referencia 0, el eje interaural de modo que cualquier punto del cerebro se puede situar en los tres ejes con ese punto como referencia. Consta de “atlas” ya creados para introducir el elemento en el lugar que deseemos. A veces no se sabe si el electrodo puede dañar otras zonas. Eso depende de la observación posterior de la conducta animal.

La microdiálisis se basa en un tubo que conectamos a una parte del encéfalo y por el cual introducimos sustancias en el encéfalo, pero también podemos extraer sustancias e ese encéfalo.

Las pruebas que se pueden aplicar a los humaos también son muy variadas, separar por colores, por formas, realizar una tarea en un número limitado de movimientos, etc. En sujetos especialmente con anomalía o también en sujetos normales como aquellos que recibido un transplante.