TEMA 1: El ÁREA DE CONOCIMIENTO DE LA PSICOBIOLOGÍA. MÉTODOS Y TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN

1. ¿QUÉ ES LA PSICOBIOLOGÍA?

La Psicobiología, como el resto de disciplinas psicológicas, estudia la conducta humana pero, a diferencia de ellas, lo hace enfatizando explícitamente el hecho de que el comportamiento es una propiedad biológica y que, por tanto, como el resto de características de un ser vivo, está sujeto también a las leyes de la Biología. Para esta disciplina, la conducta es la propiedad biológica que permite a los organismos establecer una relación activa y adaptativa con el medio ambiente. Por tanto, se puede decir que la psicobiología tiene como objetivo el estudio científico del comportamiento entendido éste como un proceso biológico, esto es, el estudio de las estructuras que están involucradas, los procesos que lo ponen en marcha, cómo se regula, qué finalidad tiene y de qué forma la selección natural ha ido conformando estos sistemas y procesos, así como al propio comportamiento, contribuyendo a la evolución de los variados repertorios conductuales que despliegan las diferentes especies animales incluida la nuestra.

Las características estructurales, fisiológicas y conductuales de cualquier persona son consecuencia de dos factores:

- El factor filogenético hace referencia a la historia evolutiva de nuestra especie. Esta información se recoge en nuestros genes, gracias a los cuales se transmiten, de una generación a la siguiente, las adaptaciones que se han originado a lo largo de siglos y la selección natural ha hecho posibles. Configuran las características de una especie, como son: sistemas de locomoción, tipo de órganos sensoriales, sistemas de regulación fisiológica… Como bien se sabe, no todos los individuos de una misma especie son idénticos (pequeñas diferencias morfológicas, fisiologivas, conductuales…), esto ocurre gracias a la variabilidad genética de las poblaciones y al factor ontogénico, al que se definirá a continuación.

- El factor ontogénico se refiere a las circunstancias a través de las cuales el factor filogenético es modulado por el medio ambiente interno y externo (factores epigenéticos), en otras palabras, la interacción entre el factor filogenético y el ambiental.

Podemos concluir que la conducta de un individuo estará en función de su genotipo (información genética que recoge la historia evolutiva de la especie) y de la interacción de éste con el ambiente en que se desarrolle, pudiéndose hablar en términos generales de causas lejanas (filogenéticas) y próximas (interacción genotipo-ambiente, factores epigenéticos) de la conducta.

Por último decir que para comprender la conducta de un individuo, debemos conocer las características biológicas del mismo, cómo son determinadas por los genes, qué mecanismos modifican la información genética a lo largo de la evolución y por último, cuáles son las características del sistema neuroendocrino que permiten a éste emitir un comportamiento.

2. DIFERENCIAS DE LA PSICOBIOLOGIA CON OTRAS DISCIPLINAS PSICOLÓGICAS

La primera particularidad de la Psicobiología está en su propia definición ya que matiza lo que le distingue del resto de disciplinas psicológicas: el estudio de las bases biológicas de la conducta, ya comentado en el punto anterior.

La Psicología científica, desde el conductismo, otorga un objeto de estudio, la conducta, considerada esta como un hecho positivo, observable y medible. El paradigma del conductismo era el enfoque estimulo-respuesta. Desde un punto de vista de psicobiológico, la definición de comportamiento no es válida, porque un análisis de la conducta que no tenga en cuenta los procesos que llevan al organismo a emitir esa respuesta, no podrá explicarla adecuadamente.

En la Neurociencia define el comportamiento como las acciones observables de un organismo, desde actos complejos como el habla a actos simples como la frecuencia cardiaca, esta definición resulta demasiado genera, puesto que organismos son tanto los animales como las planta y la Psicobiología no se dedica al estudio de las manifestaciones observables de todos los seres vivos, sino solo de un grupo de ellos: los animales.

Existe la discrepancia entre la Psicología Científica y la Psicobiología por excluir la primera de su estudio a los animales que no poseen sistema nervioso, para Psicobiología excluir a estos es un error ya que el estudio de las relaciones activas de organismos tales como los protozoos son útiles para la explicación del comportamiento de animales dotados de sistema nervioso.

3. DEFINICIÓN DE CONDUCTA SEGÚN LA PSICOBIOLOGÍA

La conducta desde un enfoque psicobilógico sería un proceso de relación activa con el medio, es decir, aquellas manifestaciones públicamente observables reguladas por el sistema neuroendocrino, mediante las cuales el animal, como un todo, en respuesta a un estimulo interno o externo, se relaciona activamente con el medio.

Cabe enfatizar que la Psicobiología estudia la conducta desde una perspectiva biológica amplia, donde son tan importantes los factores fisiológicos, bioquímicos y anatómicos de la conducta, como los genéticos, ontogenéticos, evolutivos y ecológicos.

Cuando se plantea que el objeto de estudio de la Psicobiología es la conducta de los seres vivos, debemos matizar que, en este contexto, por ser vivo se entiende solo a aquellos animales dotados de un sistema neuroendocrino lo suficientemente complejo como para que interaccione con el ambiente de forma significativa.

4. PRINCIPALES SUBDISCIPLINAS PSICOBIOLOGICAS

La Sociobióloga es una disciplina que estudia la base biológica del comportamiento social en el marco de la teoría sintética de la evolución, su propósito es formular leyes generales de la evolución y biología del comportamiento social que puedan entonces ser extendidas al estudio de los seres humanos.

La Etología trata de dar una explicación de la conducta en términos adaptativos, por lo cual se centra en:

a) Los estímulos naturales que provocan conductas biológicas.

b) La estructura espacio-temporal de los patrones de acción subsiguientes (perseguir, atacar, etc.)

c) Las condiciones motivacionales de desarrollo y fisiológicas que determinaran que alternativa de respuesta es probable que se produzca ante un conjunto de estímulos.

La Neuroetología es el estudio conjunto del comportamiento de un animal en condiciones naturales y del control neuronal de dicho comportamiento.

La Genética de la Conducta se considera tanto la variabilidad interespecifica como la variabilidad intraespecífica, se distinguen tres tipos de enfoques. El primero centrado en el gen, que estudia su influencia sobre la conducta, otro enfoque centrado en la Fisiología, se concentra en los intermediarios fisiológicos y el efecto que dichos intermediarios tienen sobre la conducta, y por último el enfoque que comienza en la conducta y trata de averiguar en qué medida las influencias genéticas o ambientales afectan a la misma.

La Psicobiología del Desarrollo se encarga de los procesos que ocurren durante el periodo que se producen las interacciones entre factores genéticos y epigenéticos durante las primeras etapas del desarrollo de cada animal.

La Psicología Fisiológica estudia las bases de los comportamientos, intentando explicar los cambios en el organismo durante el desarrollo de una conducta.

La Psicofarmacología se centra en el estudio de las características estimulantes de las drogas así como en la influencia que tienen las variables ambientales sobre ese efecto.

La Psicofisiología estudia sin manipular el sistema nervioso, los cambios fisiológicos producidos en humanos ante determinadas situaciones o ante la presentación de estímulos.

La Neuropsicología es la ciencia que estudia la relación entre función cerebral y comportamiento, se centra en conocer qué estructuras del sistema nervioso participan en los procesos psicológicos humanos.

5. EL MÉTODO CIENTÍFICO

La Psicobiología es una ciencia empírica por lo que comparte el método científico y los objetivos generales de la ciencia.

Por proceso o "método científico" se entiende aquellas prácticas utilizadas y ratificadas por la comunidad científica como válidas a la hora de proceder con el fin de exponer y confirmar sus teorías. Las teorías científicas, destinadas a explicar de alguna manera los fenómenos que observamos, pueden apoyarse o no en experimentos que certifiquen su validez. Sin embargo, hay que dejar claro que el mero uso de metodologías experimentales, no es necesariamente sinónimo del uso del método científico, o su realización al 100%. Por ello, Francis Bacon definió el método científico de la siguiente manera:

1. Observación: Observar es aplicar atentamente los sentidos a un objeto o a un fenómeno, para estudiarlos tal como se presentan en realidad.
2. Inducción: La acción y efecto de extraer, a partir de determinadas observaciones o experiencias particulares, el principio particular de cada una de ellas.
3. Formulación de Hipótesis: Planteamiento mediante la observación siguiendo las normas establecidas por el método científico.
4. Probar la hipótesis por experimentación.
5. Demostración o refutación (antítesis) de la hipótesis.
6. Tesis o teoría científica (conclusiones).

Así queda definido el método científico tal y como es normalmente entendido, es decir, la representación social dominante del mismo.

En Psicobiología, como en otras ciencias empíricas, las leyes enunciadas no adoptan siempre la forma de ley numérica, sino que se expresan frecuentemente en forma de enunciados que establecen relaciones invariables entre predicados cualitativos, constituyendo leyes funcionales, que explican algo sobre la base de las funciones que desempeñan dentro de un organismo completo. En el caso de la Psicobiología se trata de establecer leyes que expliquen la conducta humana a través del funcionamiento del sistema neuroendocrino o del organismo en general.

Las estrategias para explicar la conducta implican contrastaciones experimentales y observacionales; Dentro de las primeras existen dos grandes estrategias:

1) La intervención conductual, en la que la conducta actúa como variable independiente y el organismo como variable dependiente.

2) la intervención somática, en la que se toma a la conducta como variable dependiente siendo el organismo la variable independiente (Fig.l).

En la intervención conductual se manipula el ambiente para tratar de producir alguna modificación conductual concreta (variable independiente), evaluándose el efecto que dicha manipulación ha tenido sobre el organismo (variable dependiente). Por ejemplo, si estamos interesados en estudiar qué estructuras y procesos neurales están involucrados en el aprendizaje, podemos enseñar a una rata, a través de una caja de Skinner, esta caja se caracteriza por contener algún tipo de mecanismo que garantiza que el animal adquiera alimento (estímulo positivo que favorece el condicionamiento que pretenda lograr) en el caso de que realice aquella actividad que el investigador pretende estimular, por ejemplo, pulsar una palanca. En este caso, la rata aprende a apretar la palanca que tiene en la jaula para conseguir comida. La comida es el refuerzo. Este refuerzo produce cambios en el sistema nervioso que aumentan la probabilidad de que un estímulo, en este caso la palanca, provoque una determinada respuesta. El análisis posterior del sistema nervioso pone de manifiesto que el aprendizaje implica plasticidad sináptica, es decir, cambios en la estructura y bioquímica de las sinapsis que se producen en determinados círculos neurales.

CONSTRASTACIÓN

EN BIOLOGÍA

Figura 1 Esquema de los distintos tipos de contrastaciones que pueden realizarse en los estudios psicobiológicos.

V.I.: variable independiente

V.D.: variable dependiente

Intervención conductual

VI: Conducta

VD: Organismo

Intervención somática

VI: Organismo

VD: Conducta

Aproximación correlacional

OBSERVACIÓN

EXPERIMENTACIÓN

Junto a estas estrategias, existe una tercera forma de abordar el estudio de la conducta que implica una contrastación observacional. Esta se utiliza cuando no existe posibilidad de utilizar una contrastación experimental. En Psicobiología, dado que en ocasiones, bien en humanos o bien en otros animales, no es posible el control de las variables independientes, la contrastación observacional es la única forma posible de llevar a cabo la comprobación de una hipótesis, siendo la observación de covariaciones entre medidas biológicas y conductuales, la única forma de dar una explicación de la hipótesis de partida.

6. METODOS Y TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN

Los avances en física e ingeniería han ayudado a nuestra forma de entender el funcionamiento del cerebro, muchas técnicas se han desarrollado gracias a esto. Una ciencia es tan buena como lo son sus métodos, pero éstos sólo son válidos cuando se cuenta con asunciones sobre el cerebro. La manera de cómo se conceptualice el cerebro va a determinar cómo se estudie, y el modo de estudio las conclusiones.

Los psicobiólogos intentan relacionar los aspectos psicológicos y los biológicos. La tendencia general es estudiar cómo funciona el cerebro a nivel de componentes y luego cómo estos componentes funcionan como conjunto. La investigación se orienta a partes anatómicamente distinguibles. Se han desarrollado varias técnicas: métodos fisiológicos y métodos psicológicos. Vamos a ver las técnicas más frecuentes utilizadas en Psicobiología:

• Lesión: se daña o extirpa una parte del cerebro y se estudian los cambios en conducta.

• Estimulación: eléctrica o química. Se estudian las funciones de diferentes áreas del cerebro estimulándolas y estudiando los cambios en conducta.

• Registro: es el más reciente. Registrar la actividad nerviosa, incluso cuando el individuo realiza alguna tarea.

Lesión

Su finalidad es determinar la función de áreas concretas del cerebro. La lesión es el acercamiento más intuitivo. Su lógica: si una parte del cerebro se puede identificar como unidad funcional y se puede anular, luego observar y medir las conductas resultantes puede ayudar a conocer y confirmar cuál es la función. Cualquier cambio conductual está relacionado con el área que se ha anulado.

Esta técnica sigue usándose en la actualidad, aunque de manera mucho más selectiva. Se practica en animales, aunque alguna vez se usó en humanos (lobotomía frontal para tratar la esquizofrenia mediante la inyección de alcohol, bien desconexión mediante la sección de las conexiones de este lóbulo con el resto del cerebro). Se usa el término “ablación” para manifestar la extirpación de áreas cerebrales.

Todos estos acercamientos implican asumir que el cerebro es modular y que las conexiones son en paralelo. Si se conectaran en serie, la extirpación va a afectar a todo el sistema sin proporcionarnos conocimiento alguno.

»Este método tiene algunos problemas:

- Es muy difícil extirpar limpiamente una parte del cerebro sin afectar a las demás ya que los límites no están claros.

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

- Incluso si se pudieran extraer fácilmente, ¿qué se puede concluir a partir de la observación del cambio de conducta?

- Solo se puede aceptar este procedimiento si se contrastan los análisis de muchos componentes, ningún experimento individual es relevante. Estos problemas se resuelven en parte con el conocimiento de la organización cerebral. Se dispone de técnicas que revelan el alcance de las lesiones.

Por otro lado existen nuevas técnicas de destrucción selectiva, que han venido a sustituir a los “procesos groseros”. Son procesos más finos que anulan áreas muy pequeñas. Algunas de estas técnicas son:

• Técnica electrolítica: consiste en hacer pasar una corriente eléctrica por un alambre, el calor generado en su punta destruye las células circundantes. Esta técnica se emplea en zonas superficiales.

• Aparato estereotáxico: para las zonas más internas, se aprovecha la organización tridimensional del cerebro usando este aparato. Consta de dos partes: un soporte para la cabeza del individuo y otro para el brazo portador del electrodo, que se puede mover en las tres dimensiones. Existe un punto de referencia 0, en el eje interaural, de modo que cualquier punto del cerebro se puede situar en los tres ejes con ese punto como referencia. Existen mapas precisos del cerebro de muchas especies. Se trata de una corriente de alta intensidad que discurre por un electrodo que destruye pequeñas áreas.

• Técnicas criogénicas: en esta técnica se congela la parte del cerebro que se quiere anular.

• Productos químicos que, introducidos por una cánula, destruyen las células nerviosas. El dañar fibras que pasen por la zona se salva con la destrucción selectiva de los somas o los axones de éstas células. Estas sustancias son neurotoxinas. Ej.: el ácido kaínico, que destruye los cuerpos celulares de las neuronas adyacentes a la zona de inyección. Esta técnica tiene ciertos problemas, como la posible lesión de otras zonas del cerebro o del resto del organismo, ya que las toxinas pueden discurrir por el torrente sanguíneo.

- Por último, hallamos el problema de traducir los síntomas a la función del cerebro; no es fácil asumir que la función que se pierde esté relacionada con el área lesionada, además pueden surgir los llamados “efectos positivos”, es decir, que a raíz de una lesión no sólo no desaparezcan comportamientos, sino que aparezcan otros nuevos. No obstante, la lesión ha contribuido mucho a nuestro conocimiento del cerebro.

Estimulación

Puede ser eléctrica o química. Se estimulan partes del cerebro y se observa la conducta. Mediante implantación de cánulas, en la estimulación química, o de electrodos, en el caso de la eléctrica. La estimulación eléctrica consiste en medir la diferencia de intensidad eléctrica entre dos electrodos. Cuando son regiones profundas se recurre al aparato estereotáxico.

Su lógica: se trata de imitar la actividad normal de esas partes del cerebro; cuando se estimula cierta región cerebral se espera que el animal se comporte como si la estimulación fuese natural.

Se distinuen distintos tipos de estimulación:

- Macroestimulación: se activan muchas células nerviosas.

- Microestimulación: se activa una sola o una pequeña comunidad (mediante microcánulas, o microelectrodos con corrientes de baja intensidad). Con este tipo de estimulación se pretende estudiar ciertos “patrones” de actividad relacionados con conductas concretas. En el caso de que la estimulación sea química se conoce como iontoforesis o microiontoforesis.

La actividad cerebral implica neurotransmisores y receptores. Se sabe que existen fármacos que imitan el efecto (agonistas) o lo bloquean (antagonistas); son específicos para determinados neurotransmisores o receptores y actúan sobre la sinapsis.

La estimulación no altera la organización del cerebro, por lo que serviría tanto si funcionara en serie como en paralelo. Pero, cuando se estimula una región, ésta puede estimular a su vez otra; siempre cabe la duda de si se conocen verdaderamente todas las zonas que han sido estimuladas.

»Problemas:

La estimulación es una técnica complicada, sobre todo la macroestimulación, pues con una estimulación inadecuada se corre el riesgo de bloquear el patrón normal. Asegurar que la estimulación se asemeje a la realidad, es difícil.

Otro problema es el gradiente de intensidad: si queremos estimular toda una zona hay que inyectar más en el centro de dicha zona para que llegue a las partes más periféricas (los niveles, muchas veces, no son realistas).

Algunos problemas específicos de la microestimulación son:

- Las células grandes se estimulan más fácilmente que las pequeñas, que tienen unos umbrales más altos.

- Hay células muy pequeñas por lo que es muy complicado afinar.

Registro

Su lógica: si una parte del cerebro es relevante para un proceso, debería existir un cambio importante en ella cuando se evoca ese proceso. No es sólo actividad eléctrica, sino también química. Hasta hace poco no se podía estudiar esta última.

Existen muchas técnicas, pero no todas sirven para estudiar la conducta. El registro eléctrico consiste en el examen de la actividad eléctrica de las células ante determinadas situaciones. Se emplean dos electrodos y se estudia la diferencia de intensidad entre ambos. El registro de regiones internas requiere el uso del aparato estereotáxico.

Al igual que en la estimulación, en el registro también se distinguen varios tipos:

▪ Micro-registro: estudio de células individuales o de pequeñas poblaciones.

Proporciona información adicional que no dan los procedimientos anteriores. Se emplean microelectrodos para estimular una región muy pequeña. La técnica permite observar células individuales en animales incluso en movimiento. Puede revelar los detalles del patrón de actividad que presentan las células nerviosas ante determinado estímulo. Aunque el planteamiento de esta técnica es bastante sencillo, el llevarlo a la práctica tiene sus complicaciones.*

▪Macro-registro: estudio de muchas células, las células de qué partes están activas en determinadas tareas.

El método de macro-registro más simple es el electroencefalograma (EEG), en el que se observa la actividad mediante macroelectrodos colocados en el cuero cabelludo. Determina el estado funcional general pero es difícil relacionar los resultados con operaciones concretas de áreas concretas.

▪ Registro monopolar: un electrodo se coloca en el lugar que se quiere estudiar y el otro en una zona de silencio eléctrico.

▪ Registro bipolar: ambos electrodos a los lados del lugar elegido.

El resultado es la suma de la comparación dos a dos de los electrodos. No proporcionan una localización de áreas específicas. Las ondas varían según el estado de consciencia.

Potenciales Evocados (PE): es una forma de macro registro no invasiva. Se obtiene de promediar informaciones del EEG. Mediante este promedio se eliminan los “ruidos” de fondo y podemos obtener la señal (los potenciales evocados), que son cambios de voltaje relacionados con acontecimientos específicos y limitados en el tiempo; cambios en una determinada región del cerebro y que son evocados por algún estímulo.

Las ondas que se obtienen son muy complejas, así que se pueden estudiar por partes. El análisis se suele centrar en los “picos” y ondas de la señal.

Hay evidencias de que algunos componentes de los PE están relacionados con la toma de decisiones.

^*Micro registro: Procedimientos no invasivos

Los procedimientos invasivos son los que implican penetración en el tejido cerebral. Los no invasivos se basan en métodos externos, por lo tanto pueden usarse en humanos.

Tomografía Axial Computerizada (TAC)

Fue la primera técnica de neuroimagen disponible (1972). Suministra imágenes anatómicas tridimensionales en las que el investigador puede localizar las lesiones. Es un ordenador el que organiza tridimensionalmente las informaciones de rayos X. Éstos proporcionan placas de secciones horizontales.

Se proyectan rayos X a través de la cabeza del paciente. 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. Si alguna de las regiones absorbe una cantidad que no es la normal es que está dañada, y esto se reflejará en las imágenes. Se combinan las secciones (8 ó 9) y se obtiene un scanner por TAC.

Resonancia magnética (RM)

Tiene mayor utilidad que el TAC, y lo ha reemplazado. Puede presentar con gran detalle las regiones y lesiones cerebrales. El funcionamiento es bastante complicado.

Lo que estudia son las ondas emitidas por los átomos de hidrógeno cuando son activados magnéticamente. Las informaciones son computerizadas, y esto proporciona una representación tridimensional.

Cuando se produce un patrón diferente, es que hay lesiones.

Registros metabólicos

Se sabe que el flujo sanguíneo cerebral, el metabolismo de la glucosa y el consumo de oxígeno por las neuronas son proporcionales al grado de actividad de éstas.

» Tomografía por Emisión de Positrones (TEP, PET)

Proporciona información sobre la actividad metabólica del cerebro. Proporciona imágenes tridimensionales. Al sujeto se le inyecta 2-desoxiglucosa radiactiva (2-DG), una sustancia semejante a la glucosa, que se absorbe más rápidamente y que no puede ser metabolizada, acumulándose en las neuronas.

Nos indica qué áreas del cerebro son más activas en determinadas tareas. Las partículas que emite esta sustancia son captadas desde el exterior y la información computerizada.

Los problemas que tiene son la limitada resolución espacial y temporal. La principal desventaja es el alto coste, los isótopos son de vida muy corta, por lo que tiene que ser acelerados en el mismo laboratorio.

» Tomografía por emisión de fotones simples (SPECT)

Proporciona imágenes tridimensionales, incluso de estructuras profundas, y no necesita acelerador de partículas. Sin embargo, su fiabilidad aún no está bien definida.

Otras técnicas de registro

- Electromiografía (mide la descarga eléctrica de los músculos)

- Electrooculografía (mide la descarga eléctrica de los ojos)

- Actividad electrodermal (descarga de la piel)...

A partir de la bioquímica:

- Inmunocitoquímica: informa de las características bioquímicas de neuronas específicas.

- Histofluorescencia: localiza neuronas que contengan determinado neurotransmisor.

- Peroxidasa del rábano: permite visualizar neuronas y trazar sus conexiones.