Psicobiología

Métodos y técnicas de investigación. Métodos clínicos y anatómicos, invasivos, no invasivos. Ablación y producción de lesión. Estimulación eléctrica, química. Electromiograma. Electrooculograma. Magnetoencefalogramas. Scanning y mecanismos de imagen

  • Enviado por: Ciclotímica
  • Idioma: castellano
  • País: España España
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Los avances en la ciencia han afectado y ayudado a la forma en cómo estudiamos y comprendemos el funcionamiento del cerebro permitiendo el desarrollo de nuevos instrumentos o aparatos tecnológicos más desarrollados. Nuevos descubrimientos promueven el desarrollo de nuevas técnicas y viceversa. Una ciencia es tan buena como los métodos o técnicas que utiliza, pero éstos solo son válidos o tienen sentido cuando se cuenta con asunciones sobre el cerebro. La manera como una, como uno conceptualice el cerebro va a determinar como lo vamos a estudiar y también el modo de estudio de las conclusiones. Uno de los primeros objetivos será entender qué papel juega cada una de las partes del cerebro en su funcionamiento total.

¿Cómo hemos llegado a saber lo que sabemos? Se han tenido que usar diversos métodos y muchos son complejos. Los resultados son inconsistentes porque no es posible controlar todas las variables en un ser vivo (no son iguales siempre los resultados).

Los psicobiólogos intentan relacionar los aspectos psicológicos con los biológicos, es decir, relacionan la conducta humana con determinados cambios del SN. La tendencia general es estudiar cómo funciona el cerebro a nivel de componentes, y luego cómo éstos componentes funcionan como conjunto (qué cambios existen y en qué componentes de dan estos cambios). La investigación se orienta a partes anatómicamente distinguibles. Se han desarrollado varias técnicas que vamos a organizar en tres categorías o encabezamientos principales:

  • MÉTODOS CLÍNICOS Y ANATÓMICOS

  • MÉTODOS INVASIVOS

  • Ablación y producción de lesión

  • Estimulación

    • Estimulación eléctrica

    • Estimulación química

  • Registro con microelectrodos *

    • MÉTODOS NO INVASIVOS

  • Registro de la actividad eléctrica del cerebro

    • EEG

      • Electromiograma (EMG)

      • Electrooculograma (EOG)

    • Potencial evocado.

    • Magnetoencefalogramas (MEG)

  • Scanning y mecanismos de imagen

    • Tomografía axial computerizada (CAT o TAC)

    • Imagen de resonancia magnética (MRI o RM)

    • Tomografía por emisión de positrones (PET o TEP)

    • Soud Spet

    MÉTODOS CLÍNICOS O ANATÓMICOS

    Estudian los efectos de daño accidental o enfermedades cerebrales. Son intervenciones accidentales ya que no sería ético dañar a una persona para estudiar una determinada lesión. Mediante un examen cuidadoso de los sujetos, se puede estudiar qué daño implica una alteración conductual. Si el daño en una parte del cerebro produce un cambio o alteración en la conducta, es razonable asumir que esa parte juega un papel esencial en ella (el tejido va a morir por falta o déficit de sangre). Se basa en examinar el cerebro y describir la conducta. Comparan lo que podían hacer estas personas antes del daño, con lo que pueden hacer después. Sin embargo, en muchos casos no se puede comprobar ya que no sabemos concretamente qué era capaz de hacer antes. Las personas que le rodean dan información subjetiva y no tenemos registro por lo que es difícil de saber a menos que sea algo tan evidente como la pérdida del habla, por ejemplo. A veces, es difícil controlar bien la lesión, e investigadores interesados en un tipo de lesión tienen que esperar a que se produzca y eso es muy difícil. Un modo especial es la interferencia, los métodos invasivos que dañan o estimulan una parte y se miden los cambios en la conducta.

    MÉTODOS INVASIVOS:

    Implican la intervención o producción deliberada de daño en el cerebro (estimulación eléctrica, química…lesión) Se usan en animales no humanos con propósitos experimentales. Podríamos decir que es cualquier cambio en la conducta tras inferir un daño que implica esa parte del cerebro.

  • Ablación y producción de lesión

  • Se lesiona o extirpa una parte del cerebro para estudiar los cambios en la conducta. Un pionero de esto, fue Flourens. Estos métodos, como ya hemos dicho, se basan en la extirpación quirúrgica de tejido cerebral (eliminación de una parte del cerebro) o en la producción de un daño en una determinada zona.

    La extirpación (también conocida como ablación) se hace de diferentes formas: se puede cortar, quemar o succionar. Cada vez se usa menos porque nos da un conocimiento muy limitado del cerebro humano (se realiza sólo en animales). La producción de la lesión implica dañar una parte del cerebro para luego observar y estudiar las consecuencias o cambios sobre la conducta. Esto implica aceptar relaciones en paralelo. El cerebro también puede funcionar en serie (de forma secuencial). Si el cerebro funciona en paralelo y eliminamos una parte, sólo se le ve afectada una parte de ese sistema y los efectos pueden observarse sobre la conducta pero ¿y si funciona en serie? Va a afectar a todas las partes que interactúen en ella por lo que no va a dar información relevante (a lo mejor el procesamiento de la información no es modular sino interactivo).

    Su finalidad, es determinar la función de áreas concretas del cerebro. La lesión es el procedimiento más intuitivo. Su lógica se basa en la idea de que si una parte del cerebro se puede identificar como unidad funcional y se puede anular, se puede observar y medir las conductas resultantes y puede ayudar a conocer la conducta.

    Existen actualmente muchos estudios sobre el cerebro. Los problemas se solucionan con un conocimiento exhaustivo de la naturaleza, anatomía y consistencia en el cerebro. Se dispone de técnicas histológicas que localizan donde ha tenido lugar la lesión. El microtomo nos permite obtener finas secciones del cerebro con las que se puede ver el alcance de una lesión. Estas técnicas se van usando cada vez menos y en zonas muy pequeñas de cerebro (zonas más restringidas) pero han ayudado mucho a nuestro conocimiento del cerebro.

    Hay varias formas de hacer estos procedimientos:

    • La lesión electrolítica consiste en introducir corriente eléctrica en el cerebro a través de un electrodo y el calor generado en su extremo destruirá las células próximas (una zona pequeña de la corteza) Esta técnica se emplea en zonas superficiales.

    • El aparato estereotásico lo utilizamos para provocar lesiones en estructuras más grandes o profundas (internas) sacando partido de la organización en tres dimensiones del cerebro. Este aparato nos permite guiar el electrodo en zonas subcorticales hacia la zona que queremos lesionar con precisión. Consta de dos partes: un soporte para la cabeza del animal y otro para el brazo móvil portador del electrodo, que se puede mover en las tres dimensiones: anterior/posterior, central/dorsal y medial/lateral para localizar la zona específica. Existe un punto cero o de referencia en el eje interaural (línea imaginaria entre los oídos), de modo que cualquier parte del cerebro se puede determinar localizándola en las tres dimensiones con este punto de referencia. Existen tres coordenadas de acuerdo con un mapa para cada punto que se quiera lesionar (mapas precisos de muchas especies) Se inserta el electrodo y se realiza la lesión en la zona adecuada. Una vez localizada, se hace pasar una corriente eléctrica que destruye esa parte correspondiente, que suelen ser pequeñas áreas (a más tiempo y mayor intensidad de la corriente, mayor será la lesión del tejido)

    • Las toxinas (o productos químicos) son muy efectivas haciendo lesiones selectivas. Se inyecta la sustancia neurotóxica a través de una cánula en alguna parte del cerebro y destruye las partes seleccionadas de las neuronas de la zona (el dañar fibras que pasen por la zona, se salva con la destrucción selectiva) Ejemplo El ácido kainico, destruye cuerpos celulares de las neuronas adyacentes a la zona de inyección. Esta técnica es más selectiva, pero tiene sus problemas. Principalmente, algunas partes de las células son más sensibles que otras por lo que pueden absorber la sustancia antes. También pude ocurrir que, por la circulación sanguínea, se traslade a otras zonas, lo que llamamos efecto de la lesión remota (se ha difundido a otras áreas lejanas). Además, hay zonas que son insensibles a estas sustancias.

    • Por otra parte, también existen las técnicas criogénicas que consisten en congelar la parte del cerebro que se quiere anular o eliminar.

    Algunos problemas o discrepancias:

    • Si se ha eliminado otra estructura.

    • Si afecta a otras estructuras. Es muy difícil extirpar limpiamente una parte del cerebro sin afectar a las demás. Los límites no están claros.

    • Puede existir un haz de fibras que conecte dos zonas diferentes y que pase por la extirpada.

    Existen problemas técnicos y conceptuales. Es más fácil hablar de una lesión que hacerla. El experimento sacrifica al animal, se le extirpa el cerebro y con el microtomo se obtienen secciones cortando partes del cerebro que mediante la tinción, nos permite ver al microscopio la zona dañada. Una vez que el animal está recuperado se observa la conducta. Hoy día, esto es fácil de hacer pero siempre queda el problema de dañar fibras involuntariamente. Aún así, se pueden dañar selectivamente partes de las células nerviosas o neuronas (sólo las dendritas, sólo los axones, sólo los somas…o un determinado neurotransmisor).

    Los componentes del cerebro no son fácilmente diferenciables y lesionando una zona se pueden alterar zonas adyacentes, ya que los límites entre áreas no están tan claros. Si los componentes pudieran sacarse fácilmente de alguna manera se podrían evaluar los efectos en la conducta cuando se elimina un área pero es muy difícil concluir algo la conducta cuando se lesiona un área por esta confusión en los límites entre zonas. Ningún experimento individual puede decirnos cómo funciona, sólo uniendo varios nos puede dar una idea. Esto ha sido muy criticado.

    Pero ¿cómo pasar de los síntomas producidos por una lesión a una descripción de las funciones normales del área dañada? No es seguro que las funciones de un sistema sean equivalentes al área que se elimina. Además pueden surgir los llamados “efectos positivos” es decir, que a raíz de una lesión no sólo no desaparezcan los comportamientos sino que aparezcan otros nuevos.

    El principal problema que supone es que no podemos estar seguros si el área eliminada, controlaba la conducta o sólo estaba implicada en ella. Surge el problema control vs. implicación (los casos no son tan sencillos). Aunque influya esa área en una determinada conducta, no podemos estar seguros si es quién la controla o simplemente está implicada en ese control. Antes de hacer una conclusión hay que observar al animal en una amplia gama de circunstancias. Estos estudios nos hacen ver como unas áreas del cerebro están implicadas con otras. Hay que tener cuidado con las interpretaciones. Estas técnicas no se realizan en humanos, sólo en animales. La lesión crea un nuevo cerebro organizado de forma muy diferente.

  • Estimulación del cerebro

  • Puede ser eléctrica o química dependiendo de la técnica utilizada (mediante la implantación de cánulas en la estimulación química o de electrodos en la eléctrica) Tanto en unos como en otros, se estimulan partes del cerebro observando la conducta que acontece. En la estimulación eléctrica se mide la diferencia de intensidad entre dos electrodos. Cuando son zonas profundas, también se recurre al aparato estereotásico (un electrodo de referencia y el otro en la zona que nos interesa). Su lógica es que trata de imitar la actividad normal de esas partes del cerebro: cuando se estimula cierta región, se supone que el animal va a comportarse como si la estimulación fuese natural.

    Estimulación eléctrica: Se realiza mediante electrodos muy finos (similares a la lesión); implica la inserción de electrodos (uno o más) en el cerebro de un animal no humano vivo y se aplica una corriente eléctrica lo suficientemente débil o suave para no causar una lesión (ya que lo que pretendemos es estimular, no dañar). Usando el aparato estereotásico colocamos dos electrodos: uno en una región y otro en otra, de forma que uno estimula y otro será de referencia, es decir, para ver conexiones a efectos de los diferentes electrodos, se sitúan en diferentes lugares. Se estimula una zona y se observan las consecuencias en otra. Hay dos tipos de estimulación eléctrica:

    • Microestimulación Uso de microelectrodos en una sola neurona o alguna parte pequeña con corrientes muy bajas (población pequeña).

    • Macrosestimulación Uso de macroelectrodos en una población de neuronas más grande con corrientes más altas.

    La estimulación eléctrica trata de imitar la actividad normal de la zona a estimular (de imitar lo que hace esa zona cuando es estimulado de forma normal) por lo que se engaña al cerebro produciendo un falso impulso nervioso. Se asume, que cuando se activan ciertas zonas el animal va a mostrar la conducta típica de la zona que se estimula. El problema es, que el hecho de “imitar la actividad eléctrica normal” (como casi todo) es más fácil de decir que de hacer. Si no es un área muy específica puede tener consecuencias muy graves. Con una estimulación inadecuada se puede alterar el patrón normal. Sin embargo, este método ha proporcionado una gran cantidad de información sobre cómo funciona el cerebro.

    Se dice, que su aplicación es útil para bloquear mensajes de dolor a nivel de médula espinal, de forma que no llegue al cerebro (alivio del dolor agudo) La estimulación eléctrica es una manera útil de mapear (hacer mapas de) las interconexiones de diversas zonas o estructuras del cerebro. Si la estimulación en un área, provoca estimulación en otra, deben estar relacionadas. Si la estimulación en una zona provoca una conducta, se supone que esta implicada la zona en ella (no podemos caer en el error de que una sola área del cerebro es responsable de la actividad)

    Analizan patrones de activad de células nerviosas (neuronas). Se sabe que una misma estimulación en diferentes circunstancias puede provocar respuestas diferentes (pueden evocar diferentes actuaciones) Se averigua si un cierto patrón de actividad es suficiente para determinadas conductas (si es normal o frecuente) Los patrones de actividad son muy importantes.

    Estimulación química: Esta técnica implica la entrada de sustancias químicas en el cerebro. La sustancia química depende de la naturaleza del estudio, pero se usan más las que afectan a la transmisión sináptica (que implica la actuación de neurotransmisores para la transmisión de información de una célula a otra) Son sustancias químicas específicas de los neurotransmisores. Las sustancias agonistas imitan la acción del neurotransmisor y las sustancias antagonistas realizan el efecto contrario. Este tipo de estimulación pueden ser macroestimulación o microestimulación (como en el caso anterior)

    Se usan con animales y el procedimiento se basa en introducir una sustancia química en el cerebro para determinar los efectos fisiológicos y conductuales. Se inserta una cánula o tubo muy fino y en el extremo abierto toca el área que se quiere estudiar. Se asume que está activa esa parte del cerebro si imita el patrón normal de las sustancias químicas en esa parte del cerebro en situaciones normales y se preguntan el efecto sobre esa área del cerebro.

    Se usa también para crear vías anatómicas y para saber qué zonas se activan más en alguna tarea. Un ejemplo sería la 2 DR o 2 desoxirribosa (azúcar radioactivo) Mediante la inyección de esta forma de glucosa radioactiva y haciendo cortes en finas secciones, conseguimos obtener información acerca de las zonas o células nerviosas que han estado activas durante la tarea, es decir, que zonas trabajan más. Así, las células más implicadas en la tarea precisarán más combustible y absorberán más glucosa (eso quedará marcado porque es una glucosa radioactiva)

    Problemas:

    Los efectos conductuales se pueden atribuir a la actuación de la sustancia química en el área determinada. El problema es que es difícil de interpretar. Los animales (que son en quienes se realizan estos estudios) tienen entre ellos diferentes maneras de actuar, por lo que si eso ya es difícil de por si, extrapolarlo a los humanos lo es mucho más. Los resultados de la estimulación no se ven afectados por el modo de funcionamiento del cerebro (sistemas interactivos o modulares)

    Si la sustancia química se difunde a través de donde se inyecta, es difícil circunscribir la estimulación a un área específica. Así, las alteraciones o efectos en la conducta pueden deberse a partes del cerebro con las que no contamos (la estimulación no será tan puntual como pretendemos y no reflejara el nivel de actividad del cerebro)

    Otro problema es la determinación de las estructuras afectadas, como son afectadas y con que intensidad o gradiente de estimulación. A partir de estudios presentados, raramente son pruebas definitivas de cómo de extensas han sido las zonas de la estimulación.

    Algunos de estos problemas los tiene la microestimulación eléctrica en concreto ya que hay mayor probabilidad de que las células que son pequeñas estén más afectadas que las grandes. Las células grandes se estimulan más fácilmente que las pequeñas, que tienen unos umbrales más altos. Otro problema que se presenta es la dificultad para insertar la cánula o tubo en algunas células demasiado pequeñas.

  • *Registro con microelectrodos

  • A pesar de ser un método invasivo, está explicado en el microregistro de la actividad eléctrica.

    MÉTODOS NO INVASIVOS

    Implican registro de actividad cortical (corteza cerebral) y en ellas no hay intervención deliberada. En los métodos invasivos existen problemas en aspectos técnicos, conceptuales y éticos. Las investigaciones buscan formas de estudiar el cerebro sin dañarlo e intervenir por lo que usamos en muchas ocasiones los métodos no invasivos, que no implican cirugía y se basan en registros o medidas de externas, son menos traumáticos y pueden usarse en humanos.

    Determinadas partes del cerebro son importantes en algún caso en particular. La actividad eléctrica dependía de la actividad que el sujeto hiciera (actividad eléctrica era lo mismo que actividad cerebral) Poco después, se dieron cuenta de que las neuronas son activas de forma química, eléctrica, metabólica…Hasta hace poco, las técnicas para observar la actividad metabólica o química no estaban disponibles, hoy en día esto ha cambiado y como consecuencia hay un gran número de técnicas disponibles (pero no todas son adecuadas para determinadas investigaciones)

  • Registro de la actividad eléctrica del cerebro (de las neuronas):

  • Las técnicas de registro de la actividad de células se realizan mientras se presentan diferentes estímulos, tareas o actividades y normalmente utilizan dos electrodos, midiendo la diferencia de actividad o intensidad eléctrica. El registro de regiones internas requiere el uso del aparato estereotásico. Existen dos tipos de registro:

    Microregistro:

    Se realiza mediante el uso de microelectrodos (muy pequeños) y en una población muy pequeña (la actividad de una neurona o unas pocas. Es un método invasivo (el que no explicamos en el apartado anterior) que se aplica a regiones muy concretas. Permite registrar el sonido de una neurona cuando se ha eliminado el ruido de neuronas vecinas o adyacentes (sonido o actividad) y la actividad de una o unas pocas células nerviosas mientras se realiza una actividad determinada. Los primeros estudios se realizaron sobre animales anestesiados, inmovilizados. Hoy en día es posible realizarlos en animales activos en estado de alerta.

    Los microelectrodos dan detalles del patrón de actividad que presentan las células nerviosas que actúan ante un determinado estímulo. Estos registros, permiten averiguar además, el código de descarga para un determinado estímulo o tarea. Se trata de una complicada técnica. El registro de neuronas individual permite grandes descubrimientos, sobre todo del sistema visual (por ejemplo) Construye un mapa del cerebro que tiene billones de neuronas (es muy complicado realizar un estudio una a una) Las investigaciones por tanto, se realizan en animales más pequeños y con cerebros más simples por lo que no puede extrapolarse aún a los humanos.

    Macroregistro:

    Esta técnica, como ya hemos dicho, forma parte ya de las no invasivas. Registran la actividad eléctrica mediante electrodos de mayor tamaño que en el caso anterior y con una población mayor (gran número de células)

    Electroencefalograma (EEG):

    El EEG, registro en la actividad eléctrica del cerebro o electroencefalografía, es una de las técnicas más simples. Fue introducida en 1929 por Berger y permite saber la actividad del cerebro constantemente mediante un encefalograma. Se detecta la actividad mediante electrodos que se colocan en el cuero cabelludo, sobre la piel (los registros se realizan desde ahí) Captan los impulsos eléctricos que llegan a la superficie del cerebro (la actividad eléctrica general del cerebro, sobre todo de las neuronas de la corteza cerebral) Se usa para determinar el estado funcional general del cerebro pero es difícil relacionarlo con operaciones específicas de diferentes áreas (si algo falla, se percibe, pero es muy difícil saber lo que se percibe y por qué)

    Tiene una buena resolución temporal (detecta la actividad de las células en un tiempo determinado) pero una baja resolución espacial. Cada persona, tiene su EEG característico pero existen patrones comunes de actividad cerebral (en relación a edades por ejemplo) que se asocian con estados peculiares. Existen cuatro tipos principales de ondas que se diferencian por su frecuencia (que se mide en Hz) y que en la siguiente organización van de a más lenta a la más rápida:

    • Delta (1 - 3 Hz) sueño profundo

    • Theta (4 - 7 Hz) estado de somnolencia.

    • Alfa (8 - 13 Hz) estado de relajación, descanso

    • Beta (13 Hz y más) estaco normal de vigilia.

    (La amplitud es la altura de la onda)

    También se pueden detectar otros patrones característicos. Se usa muy frecuentemente en el diagnóstico clínico para detectar patrones anormales en el cerebro. Tienen gran valor sobre todo para detectar tumores y epilepsia (en la que el punto espiga y las ondas sufren cambios grandes en el voltaje, lo que conocemos como ataques epilépticos)

    • EMG Además de registrar la actividad del cerebro, algunos electrodos también pueden colocarse en la barbilla o mentón. La actividad que se registra es lo que llamamos electromiograma (EMG) que es un informe sobre la tensión o relajación de determinados músculos. Mide su descarga eléctrica.

    • EOG Por otra parte, también pueden colocarse en las curvas exteriores, cerca de los ojos realizándose entonces el electrooculograma (EOG) que registra la actividad eléctrica ante el movimiento de los ojos.

    Cualquier instrumento que detecta más de una variable se le denomina polígrafo (polis- varios y grafos-gráficos) Mide la respuesta de conductancia de la piel ante determinadas experiencias. Implican generalmente las glándulas sudoríparas. Además mide también la actividad cardiovascular, la presión sanguínea…

    Potencial evocado:

    El EEG nos dice que algo pasa, pero no el que, esto es por causa del ruido. Recientemente, han encontrado la forma de superar un poco este problema. Presentan un mismo estímulo varias veces a un sujeto con electrodos y mediante un ordenador, se limpia (elimina o filtra) el ruido que no procede de este estímulo.

    Este filtro, limpia la actividad extraña y mide el potencial evocado (que es lo que evoca el estímulo o señal) Este potencial evocado puede ser útil para patrones de actividad de conductas particulares. Se llaman también potenciales relacionados con eventos (cambio en la actividad eléctrica del cerebro debido a la presencia de un estímulo)

    Es otro tipo de macroregistro que se realiza desde el cuero cabelludo. Mide la respuesta eléctrica del cerebro ante un estímulo determinado. Se obtiene a partir del EEG (se extraen del EEG mediante técnicas de promediación de la señal) Se registra el EEG mientras se presenta repetidas veces el estimulo de interés. Se consideran los fragmentos del EEG alrededor de cada estímulo y se promedia la señal a lo largo de muchas presentaciones (hablamos de más de cien), el ruido desaparece y evoca (potencial evocado provocado) la señal por lo que obtenemos los patrones (promediando emerge la respuesta porque el ruido desaparece, tiene como objeto anular el ruido de fondo.)

    Es más útil que el EEG para relacionarlo con las operaciones de diferentes áreas cerebrales. Con este procedimiento en el que es producido o evocado el estímulo, es posible una localización mucho más precisa. Además, tienen forma de onda compleja (análisis más detallados del impacto de estos estímulos)

    Un tipo de potencial evocado muy común es el sensorial (cambio por la presentación repetida o continua de un estímulo) El análisis o promedio, se centra en los tipos de ondas o picos de la señal provocada.

    'Psicobiología'

    Cada onda se caracteriza por si es mayor o menor y también por su latencia. La onda P300 es un potencial positivo grande que ocurre a unos 300 mlseg de la presentación del estímulo. Esta onda, sugiere que hay una relación entre la actividad y los procesos mentales relacionados con la toma de decisiones. Este pico se caracteriza porque es mucho más largo cuando el sujeto no sabe que estímulo se le va a presentar o es la primera vez que se le presenta. Solo ocurre si lo que se le muestra tiene algún significado para el sujeto.

    Magnetoencefalográmas (MEGs):

    Recientemente se ha sacado provecho de que la actividad cerebral crea campos magnéticos que se pueden observar. Los magnetoencefalográmas intentan detectar estos campos magnéticos producidos por la actividad eléctrica del cerebro. Cuando se registra la actividad del cerebro, se distorsiona al pasar por los huesos del cráneo, pero esto se corrige (deja de ocurrir) con el magnetoencefalograma. Miden tanto la fuerza de campo magnético como su origen. Aunque no se ven influenciadas por la distorsión de los huesos del cráneo, pueden ser influidos por muchas otras cosas. Registran la actividad de un área grande del cerebro, por lo que el procedimiento es impreciso para saber el área de una actividad. Su principal debilidad es que los campos magnéticos no son fácilmente interrumpidos. A pesar de estas limitaciones, se esta utilizando para desordenes mentales tales como la epilepsia y el alzheimer (por ejemplo)

  • Scanning y mecanismos de imagen:

  • Proporcionan imágenes del cerebro basadas en la información del funcionamiento metabólico de ciertas áreas (cantidad de alimento que consumen para producir energía) Se introdujo en los años 70 y las imágenes que produce son coloreadas y muy detalladas. Antiguamente solo se podían realizar post-mortem, hoy en día se realiza sobre organismos vivos. Existen varios tipos:

    La tomografía axial computerizada (CAT o TAC):

    Fue la primera técnica de neuroimagen disponible (1972) y es no invasiva. Es un procedimiento en el que se proyecta un haz de rayos x a través de la cabeza del paciente. Esta asistido por un ordenador para la visualización u organización tridimensional de las informaciones que los rayos x dan del cerebro (es un examen radiológico que usa un ordenador para ver ciertos rayos X) El tubo de rayos X y el detector van girando alrededor de la cabeza. El detector va a medir el número de fotones que atraviesan el tejido (la cantidad de radioactividad) detectando la actividad o diferencias en la densidad del mismo (si alguna región absorbe una cantidad que no es la normal, es que está dañada) Suministra imágenes anatómicas de diferentes regiones cerebrales. Los rayos x, proporcionan placas de secciones horizontales que combinándolas, obtienen un scanner por TAC. Es una técnica anatómica que sirve para localizar lesiones y patologías cerebrales en humanos. Ayuda a los cirujanos y a los psicólogos les sirve para detectar la causa fisiológica de diferentes trastornos conductuales.

    Imagen de resonancia magnética (MRI o RM):

    Se hizo disponible en 1980 y es también no invasiva. Es un procedimiento que da información más precisa, es más sensible y da imágenes más claras que el TAC (de mayor calidad) Revela grandes detalles estructurales del cerebro (regiones y lesiones) Sin embargo, su funcionamiento es más complicado. Tiene mayor poder de resolución sin exponer el cerebro a radiación ya que utiliza un campo magnético en el que se sitúa el sujeto en lugar de los rayos X. Lo que estudia son las ondas emitidas por los átomos de hidrógeno cuando son activados magnéticamente (el campo magnético hace girar los átomos de hidrógeno y cuando paran, producen una señal) Las informaciones son computerizadas y esto proporciona una representación tridimensional (imagen 3D) Detecta desordenes estructurales (desde un pequeño tumor hasta la más ligera reducción en el flujo sanguíneo en una arteria o vena) y detalles del cerebro normal. Tanto el TAC como la RM son técnicas anatómicas que nos dan imágenes estáticas y nos dicen muy poco sobre el funcionamiento del cerebro.

    Resonancia magnética funcional (fMRI):

    No es una técnica anatómica sino funcional que mide los cambios más producidos por la actividad del cerebro (cambios funcionales) Ofrece una alta resolución en la detección de cambios en el consumo de oxígeno en el cerebro. Detecta cambios del flujo del oxígeno en las regiones activas (flujo sanguíneo) Es una técnica no invasiva, ya que no es necesario inyectar nada ni hacer cirugía, y proporciona información estructural y funcional. Tiene una gran resolución espacial (se ven todas las zonas donde se produce la actividad) y una resolución temporal media (no tarda mucho en obtener la imagen desde que ocurre la actividad) Puede producir imágenes en tres dimensiones de la actividad del cerebro completo. Esta técnica es muy importante y se esta empezando a usar muy seriamente.

    Tomografía por emisión de positrones (PET o TEP):

    Se empieza a utilizar sobre medidados de los años 70. Es un método que permite examinar la interacción entre la actividad metabólica y los procesos mentales (el cerebro en activo, en vivo) Tiene una resolución en tres dimensiones de procesos bioquímicos y fisiológicos. Su lógica es que en el flujo sanguíneo, el consumo de oxigeno y glucosa aumenta con el funcionamiento del cerebro y explote estas diferencias de consumo en diferentes áreas del cerebro midiendo el nivel de consumo.

    Es una técnica de neuroimagen pero invasiva ya que se inyecta una sustancia, una pequeña cantidad de un marcador o isótopo radiactivo para medir el flujo sanguíneo cerebral. Así, mide el nivel de actividad metabólica que ocurre en el cerebro inyectando una sustancia semejante a la glucosa, la 2-desoxiglucosa radioactiva (2-DG) que se absorbe más rápidamente. Se conoce la actividad porque las áreas más activas necesitan más glucosa (mayor consumo) El material radioactivo se acumula en las neuronas hasta que cuando se descompone emite iones cargados positivamente, es decir, positrones que son detectados por sensores en la cabeza que analiza un ordenador proporcionando imágenes en color del cerebro en acción.

    Se puede usar para examinar que áreas están implicadas en la ocurrencia de varias conductas, actividades o tareas y para zonas dañadas. Tiene una gran resolución espacial. La ventaja sobre el TAC y RM es que la imagen es de lo que ocurre en ese momento. Se utiliza para determinar las áreas del cerebro que son activas cuando estamos pensando, por ejemplo. La actividad cerebral del sujeto cambia en función de la tarea que se le pida.

    Las aplicaciones potenciales del PET sugieren que será una herramienta muy importante para el futuro. Un inconveniente es su mala resolución temporal, ya que tarda en registrar la actividad desde que ocurre hasta que el aparato la detecta proporcionándonos la imagen. La principal desventaja sin embargo, es su alto coste ya que los isótopos con los que se realiza deben tener una vida corta y eso solo puede realizarse in-situ por lo que se necesitan aceleradores de partículas que son carísimos.

    Otros aparatos se están desarrollando y sometiendo a prueba:

    Soud SPET (SPECT):

    Es capaz de realizar mapas de las diferentes áreas del cerebro que funcionan o no en una tarea. Se pueden localizar en áreas muy pequeñas del cerebro y miden el flujo sanguíneo en distintas áreas. Se inyecta un isótopo radioactivo que hace radioactivos a los vasos sanguíneos del cerebro (por lo que es invasiva) Se transforma esta radiacción por ordenador mediante procesos electrónicos y físicos complejos. Representa la información sobre estructuras profundas del cerebro con más actividad en tres dimensiones. Además, como no emite positrones (emite fotones) es más barata porque no necesita acelerador de partículas.

    Su fiabilidad no está bien establecida pero las personas que la utilizan tienen una muy buena opinión sobre ella y dicen que tiene un potencial enorme. Todavía hay que tener cuidado con esta técnica ya que a veces diferentes personas pueden usar distintas áreas del cerebro para una tarea (y depende de la experiencia previa en ella) Se usa generalmente para la detección temprana de demencias (Karsakoff y el Alzheimer)

    Otras técnicas:

    • Inmunocitoquímica Tiene que ver con avances en la inmunología, sirve para identificar neuronas con identidades bioquímicas o neuroquímicas específicas.

    • Histofluorescencia Tiene que ver con avances en la biología celular. Se realizan tinciones selectivas para identificar localizaciones de neuronas que contienen ciertos neurotransmisores.

    • Peroxidasa del rábano Tiene que ver con avances en las técnicas biológicas, que han hecho que se utilicen derivados de plantas que han proporcionado la capacidad para visualizar neuronas y trazar sus conexiones con el SN.

    • Sistema de computación de alta velocidad Tiene que ver con avances en la ingeniería y en los sistemas de computación. Nos sirve para la recogida, análisis e interpretación de datos neurofisiológicos, neuroatómicos y psicofísicos.

    Correlación entre anatomía cerebral y el comportamiento:

    ¿Pueden existir diferencias estructurales en el cerebro de una persona a otra? ¿Están las áreas motoras mejor desarrolladas en los atletas? ¿Hay alguna estructura asociada a algún talento particular? ¿Tiene que ver la inteligencia con el tamaño del cerebro? Se relacionan comportamientos con características medibles del cerebro. Así, se sabe que:

    • Las personas con mucha práctica en tocar instrumentos de cuerda, por ejemplo, tienen más desarrolladas las áreas cerebrales encargadas de recoger las sensaciones de los dedos.

    • El área del hipocampo que es la relacionada con la memoria espacial la tienen más grande los taxistas.

    • Una parte del hipotálamo relacionada con la actividad sexual es mayor en la media de los hombres que en las mujeres, y mayor en los hombres heterosexuales que en los homosexuales.

    • Uno de los mayores genios de la historia fue Einstein, de tal manera que su cerebro fue conservado para su estudio, analizándolo en busca de alguna diferencia con el resto de las personas. Entonces no se halló ninguna distinción. Pero recientemente y gracias a las nuevas técnicas se ha descubierto que tenía un área más grande de lo normal con un número más elevado de células de glía. No podemos sacar conclusiones de esto, solo plantear hipótesis sobre posibles pruebas futuras (hipótesis que servirán a investigadores futuros que tendrán mejores técnicas de investigación)

    Esta relación no es causa efecto. Correlación no es causación, es decir, ¿Tenía Einstein esta parte más desarrollada lo que causaba que fuera más inteligente o que fuera más inteligente hacía que tuviera más desarrollada esta área? No pueden sacarse conclusiones causales.

    Conclusión:

    Todos estos nuevos avances se han vuelto indispensables para el estudio del cerebro. El ordenador y la cibernética son ahora herramientas fundamentales. La tarea más compleja es la de interpretación ya que es preciso comparar por lo que hay que registrar la actividad varias veces. Es fundamental la elección de la tarea con la que se compara.

    RESUMEN TEMA 2: MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN

    • Una manera de estudiar las relaciones entre comportamiento y cerebro es examinar los efectos que produce una lesión cerebral. Si alguien pierde una habilidad particular después de sufrir una lesión cerebral, podemos decir que el área afectada es de alguna manera necesaria para el comportamiento. Por supuesto necesitamos investigaciones adicionales para descubrir exactamente cómo contribuye.

    • Si la estimulación de un área del cerebro incrementa algún tipo de conducta, presumiblemente dicha área contribuye a esa conducta. Teóricamente esperamos que los efectos de la estimulación cerebral sean los opuestos a aquellos que se producen cuando éste es lesionado.

    • Otro método es registrar la actividad de algunas áreas cerebrales para ver cuánto se incrementa, disminuye o mantiene mientras se realiza una tarea. Este método puede también comparar los resultados obtenidos en distintos individuos. Procedimientos no invasivos tales como la resonancia magnética nuclear, nos permiten estudios en humanos sin causar ningún daño.

    • En algunos casos, es posible demostrar que gente que difiere con respecto a algunos comportamientos, también difieren en aspectos de su anatomía cerebral.

    • Cada método por sí mismo tiene limitaciones y algunas conclusiones pueden ser provisionales, pendientes de posteriores investigaciones usando diversidad de métodos o estudiando a poblaciones diversas.

    'Psicobiología'

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    TEMA II: MÉTODOS Y TÉCNICAS DE INVESTIGACION O ESTUDIO EN