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Esquema-síntesis de

PINEL, John P. J.:

BIOPSICOLOGÍA

Elaborado por

José Antonio López

Índice (con hipervínculos) 1: La biopsicología como neurociencia ....................................................................................................1 2: Evolución, genética y experiencia ........................................................................................................2 5: Métodos de investigación de la biopsicología ......................................................................................4 6: Lesiones cerebrales humanas y modelos animales ...............................................................................8 8: Mecanismos de la percepción, la consciencia y la atención ...............................................................11 10: Biopsicología de la ingesta y la bebida .............................................................................................12 11: Hormonas y sexo...............................................................................................................................20 12: Sueño, sueños y ritmos circadianos ..................................................................................................25 13: Adicción a las drogas y circuitos de recompensa .............................................................................27 14: Memoria y amnesia ...........................................................................................................................30 15: Plasticidad nerviosa ..........................................................................................................................32

Presentación Los esquemas del presente documento constituyen una síntesis personal para el estudio de algunos capítulos del libro: PINEL, John P. J.: Biopsicología. Ed. Prentice Hall, Madrid, 2003. (4ª Edición). Los apartados se corresponden con los capítulos del libro original, pero no están todos los capítulos y se han omitido contenidos.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License. Autor: José Antonio López López (2019). Contacto: [email protected]

PINEL, J. P.

Biopsicología

1: La biopsicología como neurociencia ¿Qué es la biopsicología?

Relación con las otras disciplinas de la neurociencia

Neurociencia: estudio científico del sistema nervioso. Biopsicología: estudio científico de la biología del comportamiento (biología del comp., neurociencia del comp.) HEBB: La organización del comportamiento (1949), clave en la aparición de esta disciplina.

Orientación hacia el comportamiento, aplicación de sus conocimientos. Principal propósito sistema nervioso: producir y controlar el comportamiento. Disciplina integradora de otras disciplinas:  Neuroanatomía: estructura sistema nervioso.  Neuroquímica: bases químicas de la actividad neuronal.  Neuroendocrinología: interacciones sistema nervioso y endocrino.  Neuropatología: trastornos sistema nervioso.  Neurofarmacología: efectos de los fármacos sobre la actividad nerviosa.  Neurofisiología: funciones y actividades del sistema nervioso.

Sujetos humanos y no humanos

Tipo de investigación

Uso habitual de ratas y otros animales. Diferencias entre humanos y no humanos más cuantitativas que cualitativas: tamaño general y extensión cortical. Ventajas uso no humanos: 1. Son más simples. 2. Fecundidad el enfoque comparativo. 3. Motivos éticos.

Experimento: busca averiguar causas. Diseño intersujetos (grupos distintos) e intrasujetos (los mismos bajo diferentes condiciones). VI y VD. VE (más de una diferencia entre grupos). Experimentos y Ejemplo: investigación del efecto Coolidge (búsqueda nueva pareja por parte de los no experimentos machos): los machos suelen fatigarse sexualmente antes que las hembras. Cuasiexperimento: estudios de grupos de sujetos expuestos en la vida real a las condiciones. Bajo control de las VE. Estudio clínico: se centra en un solo caso o sujeto. Dificultad de generalización.

Investigación Básica: inspirada por afán de conocimientos; aplicada: útil para fines prácticos. básica y aplicada Psi. fisiológica: mecanismos neurológicos del comportamiento por medio de la manipulación directa del cerebro en experimentos controlados. Métodos quirúrgicos y eléctricos.  Psicofarmacología: manipulación de la actividad nerviosa y del comportamiento mediante fármacos. Muy aplicada: busca desarrollo medicamentos o reducción abuso drogas.  Neuropsicología: efectos psicológicos de las lesiones cerebrales en pacientes humanos. Casos clínicos y estudios cuasiexperimentales. Es la más aplicada: pruebas neuropsicológicas.  Psicofisiología: relación entre la actividad fisiológica y los procesos psicológicos en humanos. Medidas no invasivas: EEG, tensión muscular, movimiento ocular, actividad del SNA (ambiente interno).  Neurociencia cognitiva: bases neurales de la cognición (procesos intelectuales superiores: pensamiento, memoria, atención y percepción compleja). Método esencial: imagen funcional del cerebro .  Psicología comparada: biología general del comportamiento: genética, evolución, adaptabilidad del comportamiento; estudios etológicos (comp. en el ambiente natural), avances en genética del comport. Actividades convergentes: colaboración de distintos enfoques en el mismo problema. (Estudio del síndrome de Korsakoff). 

Divisiones de la biopsicología

Deducción científica

Muchos procesos no pueden ser observados: caracterizar, a través de métodos empíricos, los procesos inobservables por los que el sistema nervioso controla el comportamiento. A partir de una medición y observación cuidadosa se puede deducir lógicamente una explicación. Ante varias interpretaciones posibles, preferir la más sencilla (canon de MORGAN).

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Biopsicología

2: Evolución, genética y experiencia

Evolución humana

Reacciones e interacciones

Influencia del Zeitgeist o clima intelectual general de una cultura. Superar las dicotomías:  Fisiológico / psicológico: Dualismo cartesiano (materia física – mente humana). LA METTRIE: el pensamiento, producto del cerebro. Incluso los procesos psi. más complejos pueden ser modificados por lesiones o estimulación regiones superiores del cerebro (ej.: asomatognosia o falta de consciencia de partes del cuerpo). Algunas especies no humanas poseen habilidades inicialmente asumidas como humanas (autoconsciencia).  Heredado / aprendido: cuestión naturaleza / crianza. Conductismo (ambientalista), etología (conducta instintiva). Los factores genéticos y experimentales se combinan de forma aditiva. Modelo de la biología del comportamiento: producto de la interacción entre: acervo genético (producto de la evolución), experiencia y percepción de la situación presente.

1859: DARWIN y El origen de las especies, comienzo de la biología moderna. Pruebas que aporta: 1. Evolución de los registros fósiles. 2. Semejanzas estructurales. 3. Cambios a través de programas de crianza selectiva 4. Observación directa (pinzones de las Galápagos). Selección natural: los aspectos heredados que se asocian a tasas elevadas de supervivencia y reproducción pasarán con más probabilidad a la generación siguiente. Aptitud: capacidad de un organismo para sobrevivir y contribuir con sus genes a la siguiente generación. Pautas de comportamiento desempeñan un papel evidente en la evolución: capacidad para encontrar comida, evitar depredadores, defender a las crías... Dominación social: jerarquía estable entre machos de especies sociales a través de combates con otros Evolución y machos. El macho dominante copula más que los no dominantes. A veces las hembras dominantes son más comportamiento propensas a producir una descendencia numerosa y sana (acceso a zonas más ricas en alimentos). Cortejo: una nueva especie empieza a ramificarse a partir de otra ya existente cuando hay una barrera que desanime a la cópula entre una subpoblación y el resto (barreras de comportamiento). 1. Evolución de los vertebrados (cordados a vertebrados, peces óseos primitivos 2. Anfibios (410 millones años) Curso de la 3. Reptiles (300 millones). Independencia del agua. 4. Mamíferos (180 millones). Dejan de poner huevos. 14 órdenes (nosotros primates). Familia evolución homínidos. Género Homo. Especie Sapiens. humana 5. Los homínidos: australopitecos (6 millones en África), postura erguida; H. Erectus (1,5 millones): gran cavidad cerebral, fuego y herramientas, se expande por Europa y Asia.  No avanza en línea recta (metáfora del arbusto).  Únicos supervivientes de una familia reciente. Acerca de la  Cambios repentinos de entorno provocan cambios evolutivos rápidos.  La evolución no “progresa”. evolución  No todas las estructuras o comportamientos son adaptativos. humana  Semejanzas entre especies (análogas) no implican necesariamente mismo origen evolutivo (homólogas), sino evolución convergente. No existe relación unívoca entre tamaño e inteligencia, tampoco porcentaje cerebro respecto del peso corporal. Comparación evolución diferentes regiones cerebrales: separar la del tronco encefálico de la del cerebro (hemisferios cerebrales). Evolución El tamaño ha aumentado a lo largo de la evolución. La mayor parte de ese aumento corresponde al cerebro; cerebro humano aumento en la cantidad de circunvoluciones y por tanto en el volumen de corteza cerebral. Enfoque funcional: estudio del comportamiento y de los mecanismos nerviosos a través de su adaptabilidad y presiones ambientales que llevaron a la evolución. Enfoque comparativo: estudio de una especie a partir de especies relacionadas.

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Fundamentos de genética

PINEL, J. P.

Biopsicología

DARWIN no comprendió: por qué los congéneres difieren unos de otros, cómo se transmiten de padres a hijos las características anatómicas, fisiológicas y de comportamiento. Estudio mecanismos herencia en las plantas de guisante. Estudia rasgos dicotómicos (nunca en combinación) en cruzamientos con líneas puras (siempre producen descendencia con el mismo rasgo). Genética Rasgo dominante (en todos 1ª generación) y recesivo (1/4 en 2ª generación). mendeliana Fenotipo: rasgos visibles individuo. Genotipo: rasgos que pueden pasar a la descendencia. 2 factores o genes heredados para cada rasgo dicotómico (alelos). Homocigótico: los 2 genes idénticos. Heterocigótico: diferentes. Los genes están en los cromosomas, estructuras filiformes del núcleo celular. Se presentan en pares (23 en los humanos). División celular:  Meiosis: produce gametos (óvulo y espermatozoide, mitad de cromosomas, su unión forma el Cromosomas, cigoto).  Mitosis: División celular del cigoto reproducción y ligamento Ligamiento entre genes (grupos de rasgos codificados en el mismo cromosoma). Entrecruzamiento (intercambio de porciones de cromosomas durante la meiosis). La pareja de cromosomas que determina el sexo (sexuales) pueden ser XX y XY. Casi todos los caracteres ligados al sexo (genes situados en cromosomas sexuales) están controlados por el cromosoma X. Gen dominante con más frecuencia en las hembras, recesivo en los machos. Cromosoma: molécula de ADN con forma de doble hélice. Cada hélice: secuencia de bases de nucleótidos pegadas a una cadena de fosfato y desoxirribosa. Forman el código genético. Estructura 4 bases de nucleótidos: adenina – timina, guanina – citosina (atracción mutua mantiene unidas las hélices). cromosómica Replicación: las 2 hélices se desenrollan, y las bases nucleótidas atraen las complementarias sueltas en el fluido y replicación celular. Permite la división mitótica. Posibilidad errores: síndrome de Down (cromosoma de más), mutaciones (pueden aumentar la aptitud y entonces permanecen). Predominan los genes estructurales: contienen información necesaria para síntesis de 1 proteína (cadenas de aminoácidos que controlan la actividad fisiológica celular y son componentes estructurales). Todas las células del cuerpo contienen los mismos genes estructurales. Diversidad de células por genes operadores: controlan a los genes estructurales, y determinan si deben o no iniciar la síntesis de una proteína (expresión génica). Los genes operadores se activan por proteínas, a su vez Código reguladas por señales provenientes del entorno. genético y 1. Transcripción: una sección del cromosoma se desenrolla, sirve como plantilla para la transcripción de expresión un fragmento de ARN (mensajero). génica 2. Traducción: el ARN mensajero se une a uno de los ribosomas del citoplasma celular, que se mueve a lo largo de la hilera de ARN traduciendo el código genético según codones (grupo de 3 bases nucleótidas consecutivas) que indican el tipo de aminoácido que hay que añadir a la proteína en construcción (llevado al ribosoma por las moléculas de ARN de transferencia). Así se forma la secuencia de aminoácidos. Contenido en las mitocondrias celulares (estructuras generadoras de energía en el citoplasma). ADN Todos los genes mitocondriales son heredados de la madre. mitocondrial Puede ser utilizado como reloj evolutivo.

Comportamiento: interacción factores genéticos y experiencia

Genética de las diferencias psicológicas humanas

Ontogenia: desarrollo individuo a lo largo de su vida. Filogenia: de las especies. Experimento TRYON (1934): crianza selectiva ratas brillantes en el laberinto y torpes. Cualquier rasgo del comportamiento mensurable que varíe entre los miembros de una especie puede ser inducido selectivamente, pero los rasgos no se transmiten de forma aislada. COOPER y ZUBEK (1958): importancia de la riqueza del ambiente en las ratas torpes (desarrollo corteza cerebral). Fenilcetonuria (PKU): retraso mental, vómitos, hiperactividad e hiperirritabilidad. Se transmite a través de un único gen (1 % descendientes de europeos, se desarrolla sólo en homocigóticos). Alto nivel ácido fenilpirúvico, carencia enzima fenilalanina hidroxilasa, acumulación fenilalanina y bajo nivel dopamina. Los síntomas son resultado de interacción factores genéticos y dieta, pobre en fenilalanina durante primeras semanas de vida (período sensible). Canto de los pájaros: fase sensorial (preparación genética para asimilar canciones de la propia especie, pero deben escucharlas), sensomotora (retroalimentación auditiva). Aprendices limitados a la edad o abiertos. Comparación entre gemelos idénticos (monocigóticos) y mellizos (dicigóticos). Estudio Minnesota de gemelos criados por separado: similares tanto en inteligencia como en personalidad. Heredabilidad CI: 0,70 (estimación de la proporción de variabilidad de un rasgo concreto en un estudio concreto, resultante de la variación genética en ese estudio). Poca variabilidad ambiental en el estudio Minnesota. Las diferencias genéticas estimulan las diferencias psicológicas al influir sobre la experiencia: individuos genéticamente similares tienden a buscar ambientes y experiencias similares.

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Biopsicología

5: Métodos de investigación de la biopsicología

I.

SISTEMA NERVIOSO

Estructuras internas que difieren sustancialmente de su entorno en el grado de absorción. 2 compartimentos dentro del cerebro: sistema ventricular cerebral y sistema circulatorio cerebral. Inyección en 1 de los compartimentos de sustancia que absorbe los rayos X (radioopaca). Rayos X de Neumoencefalografía: sustituir temporalmente parte del líquido cefalorraquídeo por aire (radioopaco). contraste Angiografía cerebral: perfusión de un tinte radioopaco a través de la arteria cerebral. Localización lesiones cerebrales, también situación de un tumor (desplazamiento vasos sanguíneos de su posición normal). Tomografía TC: técnica de rayos X asistida por computadora. computerizada Cabeza en un tubo, proyector y detector rayos X. Imágenes individuales por rayos X a medida que giran. Barridos de ocho o nueve secciones horizontales cerebrales, combinados: representación tridimensional del de rayos X cerebro.

Visualización cerebro humano vivo

Rayos X

(TC) Resonancia magnética (IRM)

Tomografía por emisión de positrones (TEP)

Registro actividad psicofisiológica

Resonancia magnética funcional

Electroencefalografía del cuero cabelludo (EEG)

Tensión muscular Movimiento ocular

Imágenes de alta resolución a partir de la medida de las ondas que emiten átomos de hidrógeno al ser activados por ondas de radiofrecuencia en un campo magnético. Proporciona una imagen del cerebro más clara que la TC. Puede ser tridimensional. Proporciona imágenes de la actividad, más que de la estructura. Inyección de 2-desoxiglucosa (2-DG) radiactiva en la arteria carótida (arteria del cuello que irriga el hemisferio cerebral ipsilateral). La 2-DG no puede ser metabolizada, se acumula en las neuronas activas hasta ser gradualmente descompuesta. Indica las regiones de más actividad. Otra modalidad de TEP aprovecha aumento del flujo sanguíneo hacia las regiones activas del cerebro porque las neuronas activas liberan óxido nítrico (vasodilatador). Los barridos TEP no son imágenes del cerebro, sino mapas colorados de cantidad de radiactividad. Produce imágenes del aumento del flujo de oxígeno en sangre en las regiones activas del cerebro. 4 ventajas sobre la TEP: 1. No es necesario inyectar 2. Información estructural y funcional 3. Mejor resolución 4. Puede generar imágenes tridimensionales EEG: medida tosca de la actividad eléctrica del cerebro. Se registra cada canal de actividad EEG entre dos electrodos en forma de disco adheridos al cuero cabelludo. Registros bipolares: ambos electrodos sobre zonas activas. Monopolares: un electrodo en la diana y el otro en un punto de actividad silenciosa relativa (como el lóbulo de la oreja). Refleja la suma de sucesos eléctricos ocurridos por toda la cabeza: potenciales de acción, potenciales postsinápticos, señales eléctricas provenientes de piel, músculos, sangre, ojos... No proporciona visión nítida. Valor para investigación y diagnóstico: algunas formaciones de ondas EEG se asocian con estados particulares de la conciencia o con formas particulares de patología cerebral. Ej.: Ondas alfa: alta frecuencia (amplitud 8-12 segundos), asociadas con estados de vigilia en reposo. Potenciales evocados: señales EEG que acompañan determinados sucesos fisiológicos. PE sensorial: cambio de señal EEG de la corteza que se produce por presencia momentánea de estímulo sensorial. Reducción del ruido de fondo promediando la señal. Análisis del promedio de PE se centra en diversos picos u ondas de la señal promediada (dirección positiva o negativa, latencia). Ondas de pequeño tamaño en los primeros milisegundos: potenciales de campo lejano (se originan lejos, en núcleos sensoriales del tronco del encéfalo). EEG es capaz de seguir la actividad nerviosa en tiempo real. Actualmente se puede localizar origen de señales con precisión, se combina con IRM para imagen 3D. Tensión muscular en reposo medida habitual de activación psicológica. Electromiograma (EMG): 2 electrodos. Contracción muscular acompañada de aumento de amplitud señal EMG bruta, por nº fibras que se contraen. Señal EMG bruta se transforma en integrada (como señal EMG por unidad de tiempo). Electrooculograma (EOG): diferencia de potencial estable entre parte delantera (positiva) del globo ocular y la trasera (negativa). Movimento ocular produce variación en el potencial eléctrico. Índices actividad electrodérmica: nivel de conductancia (CED) y respuesta de conductancia (RC).

Conductancia Bases fisiológicas: las glándulas sudoríparas se activan ante situaciones emocionales. Las más sensibles en las de la piel manos, pies, axilas y frente.

Actividad cardiovascular

Relación de emociones con actividad cardiovascular (vasos sanguíneos y corazón, distribución de oxígeno y nutrientes por los tejidos del cuerpo y retiro de desechos metabólicos y transmisión mensajes químicos). 3 medidas:  Ritmo cardíaco: ECG mediante electrodos sobre e...