Tema 1: Concepto e historia de la Psicobiología

Introducción

«Psicobiología» es uno de los muchos nombres que la ciencia da a un área que estudia la relación entre psicología y biología. La biología estudia los sistemas que encontramos en el cuerpo, pero en nuestro caso el que verdaderamente nos interesa es el sistema nervioso (aunque también el endocrino) y, más concretamente, el cerebro. Del aspecto psicológico nos importa todo: conducta, procesos psicológicos, etc. Lo que busca esta ciencia, en definitiva, es encontrar el sustrato biológico que condiciona la psicología.

La Psicobiología es una ciencia interdisciplinaria en la que tienen cabida: neurólogos, farmacólogos, bioquímicos y también psicólogos. El psicólogo interesado en Psicobiología debe estar familiarizado con la terminología y descubrimientos biológicos sobre su campo. Su misión es la de relacionar los elementos biológicos dentro de los procesos psicológicos.

En la Psicobiología se mezclan así dos tradiciones: una que se preocupa por el funcionamiento del cerebro y otra por cómo un sistema físico podría originar procesos psicológicos.

Datos históricos

Los egipcios no dieron importancia alguna al cerebro. Tampoco los asirios que consideraban que el asiento de la humanidad era el hígado.

En la antigua Grecia, Alcmeón de Crotona reconoció en el S. V a.C. que la base de la actividad intelectual estaba en el cerebro. Esta afirmación no fue tenida en cuenta durante mucho tiempo. Aristóteles afirmaba que era en el corazón el centro de la experiencia y la conducta.

Tuvo que pasar mucho tiempo para que definitivamente fuera reconocido el papel del cerebro en la percepción, acción, etc.

Errores conceptuales

Durante mucho tiempo, y aún ahora, han pretendido explicar por analogías el funcionamiento de los sistemas humanos y animales con el de los nuevos avances en otros campos: física, ingeniería, etc. Cualquier nuevo avance tecnológico se utilizaba como modelo de funcionamiento biológico.

Así ocurría en el S. XVII, época en la que todas las innovaciones constituían un “juguete” para la realeza. Entre los inventos que tenía el rey francés Luis XIV, estaban los autómatas. Consistían en figuras cuyos miembros se movían por energía hidráulica. Una de las primeras teorías sobre el sistema nervioso se basó en su funcionamiento:

El filósofo francés René Descartes comparó el movimiento animal al de los autómatas. Para él, el sistema nervioso estaba conectado a la mente para así controlar el cuerpo. Los nervios eran tubos huecos y los músculos unas vejigas vacías. Existía un “fluido”, el espíritu animal, que se almacenaba en las cámaras huecas del cerebro (ventrículos), que recorría los nervios y llenaba los músculos, haciéndolos aumentar de volumen y produciendo el movimiento.

Sostenía que los movimientos de los animales eran condicionados por acontecimientos externos que activaban sus sentidos y hacían fluir los espíritus animales. No se atrevió a extrapolar estas hipótesis al campo humano salvo en raros casos. Uno de estos raros casos fue: cuando ponemos un pie sobre el fuego, esa sensación llega al cerebro y refleja el espíritu animal que contrae el músculo y aparta dicho pie. Son lo que ahora se conoce como reflejos.

Y es que, en el pensamiento occidental, el hombre fue considerado mucho tiempo como cualitativamente diferente a los animales. Sólo él tiene alma racional, que es lo que lo diferencia. Mente y cuerpo son cosas separadas, pero se mantienen en conexión mediante la glándula pineal. Ésta, según Descartes, es controlada por el alma racional y se mueve como una “compuerta” dando paso al espíritu hacia el músculo que debe dirigirse.

Aunque esta concepción parece tan errónea, tiene algún punto acertado: el reconocimiento de que los animales nacen equipados con reflejos. Pero la mayoría eran fallos:

• Los músculos no aumentan de volumen al moverse.

• Pueden seguir moviéndose separados del cerebro.

• Tubos inyectados en los músculos no recogían ningún “fluido”.

A finales del S. XVII comenzó a rechazarse.

Pero esa creencia en que el hombre era cualitativamente diferente viene de antiguo. Heráclito ya establecía la diferencia. Descartes se limitó a intensificar esta concepción.

Desarrollo

La llegada de la Teoría de la Evolución de Darwin en el S. XIX se oponía a la tradición. El hombre, según él, era simplemente un animal más. La diferencia era sólo cuantitativa, y no cualitativa. En cuanto al sistema nervioso, los espíritus animales fueron sustituidos en aquella época por un “nuevo concepto mágico”: la electricidad.

En el S. XVIII, el de “las luces”, comienza a conocerse la electricidad. Esta “sustancia mágica” empezó a considerarse como posible energía activadora del cerebro. Pero los primeros investigadores tuvieron muchos problemas a la hora de producirla, almacenarla, medirla...

Galvani observó que la pata de una rana se contraía si se le administraba una descarga eléctrica. A una barra de hierro unió dos trozos de latón y entre estos colocó una pata de rana. Se formaba un circuito eléctrico y la pata se contraía. Concluyó que los movimientos de la pata se producen por electricidad (animal) que debía estar relacionada con el sistema nervioso. Galvani pensaba que era la pata la que producía la electricidad.

Volta demostró que la electricidad no salía del propio tejido nervioso, sino de una fuente externa: el contacto entre los dos metales. Es decir, cuando dos metales diferentes hacen contacto por medio de una solución salina (en este caso la pata) se produce una corriente eléctrica. Sin embargo Galvani había acertado en algo: la energía nerviosa es de naturaleza eléctrica.

Alrededor de 1840, en Pissa, Matteucci realizó numerosas medidas con el galvanómetro en animales (artefacto capaz de medir el paso de corriente y su intensidad). Vio que fluía corriente del exterior al interior del músculo. Esta corriente se conoce como corriente de lesión. Pocos años después, esto fue confirmado por los experimentos de Dubois-Reymond. Efectivamente existía una diferencia de potencial entre la parte externa y la interna de la superficie de las células, y una corriente desde el exterior al interior. Se denominó a esta diferencia de potencial potencial de acción o impulso nervioso (se produce un cambio de potencial entre el exterior y el interior).

Un impulso nervioso dura milésimas. Von Helmholtz fue uno de los primeros en calcular su velocidad que hasta entonces se suponía semejante a la de la luz. Demostró que eran mucho más lentos: tenían una velocidad de unos 50 m/s.

Todos estos hallazgos fueron fundamentales para que la ciencia que estudia cómo funciona el cuerpo se fuera separando de las explicaciones más espiritualistas de la filosofía. Se plantearon las cuestiones fundamentales sobre cómo funciona el sistema nervioso.

Localización de la función

Si la información se transmite por impulsos nerviosos, ¿cómo pueden nervios diferentes transmitir informaciones diferentes si dicha información se lleva siempre de la misma manera? Es decir, cómo podían utilizar los mismos medios. Müller, en el S. XIX razonó que aunque todos los mensajes alcanzan el cerebro como potenciales de acción, el cerebro los recibe de manera diferente (el cerebro interpreta lo que le llega). Esta idea se conoce como la Ley de las Energías Específicas de los nervios.

A comienzos del S. XIX se conocían ya datos sobre el cerebro: el córtex está plegado en surcos, entradas, circunvoluciones, etc. y algunas partes son anatómicamente diferentes unas de otras.

Bell distinguió dos partes fundamentales: cerebro y cerebelo. El cerebro está formado por la mayor parte de la masa, mientras que el cerebelo sólo asoma por abajo y por detrás del cerebro. Observó que el cerebro era pequeño en los seres inferiores y aumentaba hasta llegar a los humanos, por eso creyó que era el asiento de la actividad intelectual superior. Cuando se tocaba el cerebelo con una carga eléctrica se producían movimientos, si se tocaba el cerebro no: el cerebelo controla el movimiento muscular.

El descubrimiento más importante de Bell se reveló con un artículo publicado en 1811, y que se centró en la médula espinal. Bell observó que los nervios espinales se dividen dos raíces: dorsal y ventral. Al tocar la raíz ventral se produce movimiento de los músculos, al tocar la dorsal no. Distinguió entonces entre fibras nerviosas sensoriales y fibras nerviosas motoras: las fibras motoras dejaban la médula espinal por su raíz ventral y sin embargo la información sensorial llegaba a la médula por la dorsal. Fibras sensoriales y fibras motoras son diferentes y van a lugares diferentes. Se denomina Ley de Bell-Magendie

La Ley de Bell-Magendie, junto con la de Müller ayudaron a establecer que partes diferentes del sistema nervioso cumplen funciones diferentes.

Mientras tanto, Gall y Spurzheim sostenían que la corteza cerebral humana estaba subdividida en diferentes áreas funcionales, y que cada área era responsable de una facultad mental diferente. El cerebro no es una masa homogénea sino que está compuesto por partes, cada una con una función específica.

Gall tomó una postura muy extrema en cuanto a diferenciación: en el cerebro, cada función mental tenía su lugar específico. Si un individuo posee una facultad muy desarrollada esto se reflejará en una protuberancia en la parte correspondiente. Esta protuberancia produciría un bulto en el cráneo y, mediante el estudio de esos bultos, podríamos conocer su personalidad. Esta técnica se conoció como frenología y alcanzó gran florecimiento. Pero era falsa, Gall cometió importantes fallos a la hora de idearla:

Ante la falsedad se prohibió esta práctica, pero eso no impidió que se siguiera empleando. Y es que no existía ninguna evidencia concluyente que negara la extrema localización que proponía. Ahora se rechaza la frenología, pero la intuición de Gall sobre la diferenciación aún se tiene en cuenta el las investigaciones actuales.

Flourens, 40 años después, hizo un ataque muy influyente a la frenología. Este neurofisiólogo aceptaba una localización de las funciones, pero no tan extrema. Inventó la técnica de ablación (extirpar partes del cerebro). Mediante este procedimiento descubrió que la modificación de la conducta depende más de la cantidad de cerebro extirpada que de la parte de donde se estirpe. Por lo tanto, si bien algunas áreas están relacionadas con diversas funciones, no era fácil separarlas exactamente ya que el cerebro funciona como un todo, y el cerebelo también.

En 1861 el estudio se inclinó a favor de la localización. Broca presentó casos muy interesantes de pacientes con trastornos en el lenguaje. El examen de sus cerebros descubrió que tenían una lesión en la parte inferior de la tercera circunvolución frontotemporal del hemisferio izquierdo, lo que hoy se conoce como Área del Lenguaje de Broca.

A esta evidencia siguieron otras como la de Jackson basada en la epilepsia. Observó que los epilépticos sufrían convulsiones motoras y pensó que podrían existir áreas motoras en los hemisferios cerebrales. Esto fue demostrado por Fritz y Hitzig en 1880 cuando comprobaron que mediante la estimulación eléctrica de cierta parte (lo que hoy llamamos corteza motora) del cerebro se producían movimientos discretos.

A principios de siglo se aceptaba que existían áreas específicas para la sensación y para el movimiento. Brodman mostró que hay amplias áreas que no son propiamente sensoriales ni motoras, sino de asociación (de procesamiento de información).

Ramón y Cajal presentó la Teoría de la Neurona: el cerebro se compone de células discretas (neuronas), separadas unas de otras por un espacio muy pequeño. El cerebro ya no era la red que antes se creía y se empezaba a conocer la lógica del cerebro.

El concepto reflejo de Descartes aún se usaba. Sherrington discrepaba y enfatizaba la capacidad integradora de las neuronas. Descubrió el concepto de inhibición: el movimiento sería imposible si unos músculos no se inhibiesen y otros se estimulasen. El movimiento se decide en la integración de mensajes inhibitorios y excitatorios: cada neurona decide si envía o no la señal a la neurona siguiente.

Después de la Segunda Guerra Mundial se enfrentan al estudio de la «energía psíquica», cuyo origen se remonta a los experimentos de Fere en el S. XIX: la influencia de la música en la fuerza de agarre de una persona. Con notas altas y melodías alegres esta fuerza aumentaba. Se conoce como efecto dinamogénico y, así, una energización del Sistema Nervioso vino a conocerse como dinamogénesis. Parecía razonable que existiera una energía que activara el cerebro.

En 1949, Moruzzi y Magoun fueron coautores de un impactante estudio: parecía que la formación reticular jugaba un papel importante en el control de la “energía psíquica”. La formación reticular, situada en el tronco del encéfalo, formaría un núcleo, una posición estratégica respecto al resto. Parecía controlar el nivel general de excitabilidad de todo el sistema. Cuando se estimulaba esta zona aumentaba el estado de alerta.

Posteriores trabajos parecían demostrar que todos los sistemas sensoriales enviaban fibras a la formación reticular, y a su vez la formación reticular las enviaba a muchas partes del sistema nervioso. Parecía el asiento anatómico de la energía psíquica.

Se requería un estudio sobre los efectos dinamogénicos de los estímulos. Olds y Milner pusieron a prueba la hipótesis utilizando animales. La idea era: cuando una rata llega la bifurcación en un laberinto de “T”, hace varias tentativas. Si se activa la formación reticular de la rata en el momento de la elección, la energización del cerebro va a permitir que la rata aprenda el camino correcto con más facilidad. Además, el animal va a asociar estímulos de ese brazo del laberinto con la energización y, así, llegará un momento en que él sólo se energizará al presentarse dichos estímulos (condicionamiento).

Al estimularle la formación reticular, se comportó como habían predicho. Pero también comprobaron que lo que habían estimulado no era la tal formación, sino que se desviaron unos milímetros y habían estimulado el área septal (septum).

Lo que habían encontrado, por casualidad, era un sistema relacionado con el placer. Es un sistema que también se activa con ciertas drogas (cocaína por ejemplo), lo que permite explicar algunos tipos de drogadicción. Olds trazó un mapa de las áreas del cerebro de las que se podía obtener autoestimulación.

La formación reticular es mucho más compleja de lo que se creía, y no un simple sistema energizante.

La química del cerebro

En los años 50 se introdujo el tratamiento farmacológico en los trastornos mentales. Éstos no curan, además algunos tienen efectos laterales perjudiciales. La utilización de fármacos descubrió una amplia información acerca de la química del cerebro.

El cerebro ya no era sólo un conjunto de células eléctricas, sino un gran almacén de productos químicos. Cuando los cambios en esa composición química se correlacionaron con modificaciones de conducta surgió la revolución química. Ej.: en la sinapsis, un proceso químico de comunicación entre neuronas, se ha pasado en 20 años de reconocer 3 neurotransmisores a reconocer 3 docenas.

Pero esta idea de la química del cerebro tiene sus antecedentes. Los egipcios ya atribuían influencia de las sustancias químicas (humores) en la conducta. En Grecia, Galeno llamaba bilis a unas sustancias que contenían los ventrículos del cerebro y que, según él, condicionaban el comportamiento.

Ramón y Cajal demostró que no existe conexión física entre neuronas, que hay una separación mínima y el proceso por el que una célula nerviosa se comunica con otra se llama transmisión sináptica. El descubrimiento de la transmisión sináptica permitió el desarrollo de la química del cerebro, pero no fue hasta los 50 cuando verdaderamente explotó.

El estudio de la química es prometedor, pero ésta no lo es todo, hay que recordar que el conocimiento anatómico y funcional del cerebro aún no es total.

Antes de que la psicobiología surgiera como ciencia propiamente dicha, ya hubo algunos investigadores destacados en este campo. Hay un libro, La organización de la conducta (1949), de D.O. Hebb, que jugó un papel clave. Este libro es considerado como ejemplo de integración de variables conductuales y biológicas.

También destaca Lashley, el primer psicólogo que se dedicó al estudio psicobiológico. Trató en ratas los mecanismos del aprendizaje, la memoria, etc. Desde 1920 experimentó sobre la retención de laberintos, el aprendizaje de problemas, la adquisición en ratas con el cerebro lesionado... Constató en esto último que el grado de deterioro estaba sistemáticamente relacionado con el tamaño de la lesión y la dificultad de la tarea, y no hay indicio de que dependa de la localización de dicha lesión.

Ley de Acción de Masas: la eficacia de la conducta de un organismo viene determinada por la cantidad y no por la localización del tejido. Varias regiones corticales del cerebro contribuyen de igual manera a la eficacia de cualquier conducta compleja. Niega la extrema especialización.

Después, Hebb se planteó cómo los fenómenos psicológicos pueden estar relacionados con la actividad del cerebro. Tomó los datos que tenía la Psicología y buscó los correlatos subyacentes en el cerebro.

Introdujo el concepto de agrupación celular: dijo que las células nerviosas eran capaces de actuar cómo circuitos cerrados que reverberaban y, según esto, explicaba fenómenos como la memoria o el aprendizaje.

Basó su trabajo en experimentos tanto en animales como en humanos, recurrió a datos clínicos y a principios lógicos.

Concepción actual

Hoy se cree que las distintas partes del cerebro están conectadas por circuitos complejos (circuitos integrantes). Se han localizado ciertas regiones en el cerebro que intervienen en diversas funciones (lenguaje, memoria...). Asimismo, el cerebro se considera circuito integrante del resto del cuerpo.

Relación con otras disciplinas

La Psicobiología se caracteriza por la variedad de enfoques y precisa aportes de diferentes disciplinas. Estudia el sustrato biológico que hace posibles los procesos psicológicos.

El sistema nervioso está formado por millones de células especializadas (neuronas). El estudio de este sistema corresponde a la Neurofisiología o Neuroanatomía. La Neuroquímica estudia las neuronas individuales. La Biofísica estudia los sucesos dentro de las neuronas.

La Psicología y la Etología se ocupan del estudio de la conducta. La Sociología estudia el comportamiento humano en el grupo.

La Psicobiología intenta conectar todas ellas para explicar procesos individuales como memoria, aprendizaje, emoción, etc.

Hay varias formas de explicar un mismo fenómeno, dependiendo de la formación de cada investigador. La Psicología trata de entender los organismos vivos como un todo, intactos; en general, el ambiente en que se someten a prueba es bastante simple. Podemos dar una explicación en un nivel, pero a la vez recurriendo a informaciones de sistemas inferiores. Algunos psicólogos (conductistas) están en contra de esta práctica. B. F. Skinner decía que no se mostraba interesado por nada que ocurriera debajo de la piel.

Sin embargo, no hay duda que el recurrir a datos de niveles inferiores para explicar acontecimientos de un nivel superior puede ser muy fructífero. Es importante aunar los diferentes niveles y que se den relaciones de complementariedad, la Psicobiología asume este papel de coordinación. Se sacan 2 conclusiones:

Conceptos: Reduccionismo y Holismo

Reduccionismo:

Explicar los fenómenos mediante el estudio de sus componentes en niveles inferiores (BOTTOM-UP). Ejemplo: explicar la Psicología por el estudio del Sistema Nervioso.

El conocimiento biológico no es más científico que el psicológico. Aunque los reduccionismos parecen inevitables, la fisiología no siempre es la que causa la conducta; esta influencia es bidireccional, la fisiología influye en la conducta y la conducta en la fisiología. El cambio social de los animales contribuye al cambio fisiológico.

El acercamiento reduccionista cree que las explicaciones a un nivel inferior son mejores que a niveles superiores; pero por mucho que separemos las partes para estudiar tenemos que considerar cómo funciona el todo, cómo funciona el organismo intacto.

Su falsa creencia es que el todo no es más que la suma de las partes. Ejemplo: creer que la sociedad es la simple suma de los individuos y que, estudiando individuo por individuo, podremos entender el funcionamiento de la misma.

Holismo:

Es todo lo contrario. Mantiene la creencia de que cada nivel tiene propiedades características («propiedades emergentes»). Para entender mecanismos no es suficiente con analizar sus componentes, en algunos propósitos se deben aplicar las propiedades emergentes para poder comprender (TOP-DOWN). Ningún nivel tiene prioridad sobre otro, la Psicología no puede ni debe reducirse a átomos físicos.

A veces, una perspectiva más amplia permite observar fenómenos que no se pueden ver a niveles más bajos.

Conclusión: los dos tipos de enfoque son necesarios. Hay que traducir los cambios de nivel fisiológico a nivel conductual y debemos buscar las reglas de transformación. La perspectiva bidireccional es muy importante. Hay que procurar que la explicación de un nivel sea compatible con otros. La Psicobiología debe pensar en sistemas totales. A tener en cuenta:

Uso de animales en la investigación

Cuando hablamos de avances en la comprensión del cerebro siempre pensamos en el cerebro humano. Sin embargo, gran parte del conocimiento actual sobre el mismo procede de estudios con animales.

Muchos creen que el estudio del cerebro animal no es útil porque éste es mucho más simple que el humano, que las capacidades cognitivas humanas son totalmente diferentes, que los humanos pueden hacer cosas que los demás animales no. Consideran reduccionismo intentar explicar el funcionamiento humano a través del animal.

Pero no hay duda de que muchos experimentos no se pueden realizar con personas (por tener que lesionar, estimular eléctricamente el cerebro, etc.), por eso se recurre al animal.

Cuestiones prácticas

Pese a todo esto, se ha comprobado que todos los cerebros tienen las mismas estructuras básicas. Entre los primates, por ejemplo, las semejanzas son sustanciales y hay pocas diferencias cualitativas; el cerebro de la rata es en muchos aspectos similar al del humano. El cerebro de todos los mamíferos está construido en las mismas líneas y cada parte de nuestro cerebro se puede reconocer más o menos en el de los otros. La evolución del cerebro responde a la adaptación a los distintos nichos ecológicos. Cada especie desarrolla la parte del sistema nervioso que le es más útil.

Elegir una u otra especie depende de lo que se quiera estudiar. Por ejemplo, el calamar se usa para el estudio de los potenciales de acción porque sus neuronas son grandes y muy accesibles. En el estudio del aprendizaje se usan caracoles y babosas de mar, porque tienen un sistema nervioso tan simple que hace fácil localizar los cambios que subyacen al aprendizaje. Sobre ratas y ratones se conoce tanto ya que cualquier nuevo descubrimiento se relaciona sin problema con lo ya conocido.

A algunos todavía les cabe una duda más: aunque sea igual la estructura, su comportamiento no es igual, luego el funcionamiento puede que no sea igual. Es cierto, la conducta no es igual, pero sí muchos procesos mentales como la memoria, la atención o el estrés son iguales que en el humano; luego podemos estudiarlos. Salvo algunas excepciones (lenguaje) podemos localizar conductas comparables entre animales y humanos. Lo único que debemos aún constatar es que los mecanismos funcionen igual en ellos y en nosotros.

Modelos animales de desordenes humanos: se convierte a los animales en sustitutos. Se les hace mostrar conductas que representen un patrón de conducta considerado como rasgo más crítico de un desorden humano.

La mayoría de los fármacos se prueban primero en animales. Es posible que en el futuro los modelos matemáticos puedan sustituir a los animales de laboratorio, pero de momento el uso de estos es indispensable para el desarrollo del conocimiento del cerebro. Lo que debe quedar claro es que el conocimiento del cerebro animal orienta el conocimiento del cerebro humano, pero no lo reemplaza.

Consideraciones éticas

Los animales son sometidos a condiciones de estrés. Para suavizar ese efecto se recurre a los llamados animales de laboratorio, criados durante generaciones y habituados a ese entorno. Estos animales no suelen encontrar tan estresante la experimentación. Se ha de tratar “humanamente” a un animal, de un animal maltratado no obtendremos datos fiables.

Existen guías que desaconsejan procedimientos demasiado crueles, comités que supervisan los experimentos, agencias que sólo subvencionan proyectos que no impliquen maltrato, revistas que no publican investigaciones innecesariamente crueles. Como se ve, hay un gran control sobre la investigación. Pero también existen estudios no estressantes sobre memoria, aprendizaje, etc.

Todos los fármacos son probados en animales como experiencia previa. No obstante los críticos creen que nada tiene que ver el efecto en el animal con el efecto en el humano, que algunos efectos secundarios que no se dan en los animales luego si se dan en el humano. Actualmente se usan animales para encontrar tratamientos para enfermedades tan importantes como el cáncer, el SIDA, la demencia senil, el Parkinson...

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