Neurociencias: Funcionamiento del Cerebro y Tecnologías de Neuroimágenes - Prof. Carretié, Apuntes de Psicología

¡Descarga Neurociencias: Funcionamiento del Cerebro y Tecnologías de Neuroimágenes - Prof. Carretié y más Apuntes en PDF de Psicología solo en Docsity! NEUROCIENCIA Y CONDUCTA II: PROCESOS TEMA 1 PRESENTACIÓN 1. Sobre el estudio de la anatomía de la mente El estudio sobre la anatomía mental lo llevan a cabo distintas disciplina como la psicofisiología, psicobiología, neuropsicología, neurociencia, etc. A raíz de los estudios se han ido generando dos posturas para solucionar la gran pregunta: ¿Cómo funciona la mente? Se han dado dos posturas: modularismo y procesamiento distribuido. El modularismo fue primeramente estudiado por Gall y sus seguidores, llamados frenólogos. Defendían la idea de que cada área del cerebro se ocupaba de una función diferente y la importancia que tenía la función para la persona se veía reflejada en el tamaño del cráneo. Esta propuesta fue poco a poco desestimándose debido a la falta de apoyo empírico. Por otra parte, a principios del siglo XIX, Flourens comenzó a defender un proceso totalmente distinto: el procesamiento distribuido cuya propuesta defendía la idea de que el cerebro se ocupaba indistintamente de todas las funciones mentales. De nuevo en 1861 el modularismo logró obtener otro apoyo: Broca. Descubrió que una lesión muy concreta que afectaba al lenguaje no afectaba a todo el cerebro. Pero 60 años más tarde, en los primeros años del siglo XX, Lashley volvió a apoyar la idea de que el cerebro funcionaba con un procesamiento distribuido debido a que una lesión en zonas concretas del cerebro de ratas no afectaba a su memoria y que solo lo hacían lesiones que estaban distribuidas por todo el cerebro. Por último, Penfield terminó por inclinar la balanza hacia modularidad ya que mediante estimulación eléctrica comprobó como la especialización era un hecho. Quedó representado en un mapa detallado como se ve a continuación: A raíz de la estimulación eléctrica se vio cómo estimulando una zona concreta del cerebro el paciente decía “grandma” y por ello esa neurona se conoce como neurona de la abuela El enfoque actual apoya claramente al modularismo, aunque no un modularismo puro como defendían en el siglo XIX sino que este también incluye un procesamiento distribuido. Es decir, aunque las funciones estén distribuidas por módulos no significa que únicamente se encuentren ahí, sino que pueden tener otro lugar o lugares en el cerebro ya que, al parecer, algunas estructuras parecen intervenir en distintos procesos como por ejemplo la corteza parietal. Esta propuesta está apoyada por diversos argumentos: 1. Es posible que la intervención de esta estructura se produzca en un solo proceso pero que este a su vez intervenga en otro. 2. O que por el contrario, estas estructuras no intervengan solo en un proceso, sino en varios. Los estudios no han sido fácilmente apoyados debido a la falta de recursos, medios y conocimientos acerca del cerebro. Ambos hemisferios están implicados en todos los procesos de forma relativamente equilibrada. Y esto probablemente se deba a que es mucho más útil para la supervivencia tener las cosas por duplicado. Basándose en los estudios de Broca y Wernicke se generaliza esta idea. Emoción: El hemisferio derecho está más implicado que el izquierdo y a su vez el hemisferio izquierdo estaría más implicado en las positivas que en las negativas. Memoria: la codificación implica el izquierdo mientras que la recuperación el derecho. Los datos empíricos a este modelo han sido muy débiles. Atención: el modelo propone que el hemisferio que trata la alerta o la vigilancia sea el derecho. Aunque este tampoco tiene suficiente solidez empírica. TEMA 2: SEÑALES DE LA MENTE 1. Señales de la mente 1. Tipos de actividad cerebral La colocación de los electrodos es crucial para el registro. Su disposición puede ser: bipolar, si dos de los electrodos de cada canal se sitúan en zonas que presentan actividad eléctrica. Con este montaje no se permite conocer la actividad intrínseca de ninguna de las dos, sólo su diferencia. O monopolar donde uno se sitúa en zona activa y otro en toma de tierra. -Gorro de registro. La señal que se registra es muy débil, por ello es necesario amplificarla. El problema es que al amplificarla no discrimina entre señal y ruido y por lo tanto es necesario utilizar filtros. Estos filtros pueden ser de dos tipos: analógicos, forman parte del sistema de amplificación y actúan mientras se realiza el registro. O digitales, que son algoritmos matemáticos que se aplican a posteriori. Interferencias: -Externas: móvil, wi-fi, etc. -Internas: actividad muscular, entre ellas la de la cara. El parpadeo y los movimientos oculares. Si las interferencias son superiores en frecuencia al EEG, es imposible de filtrar. Para evitar que esto ocurra se puede medir la actividad ocular para luego eliminarla del registro, aunque a veces con ella estemos eliminando información crucial para el registro. 1.2.2. Magnetoencefalografía Características generales: -Al igual que el EEG, también tiene una muy buena resolución temporal pero cuenta con una mayor resolución espacial ya que los campos magnéticos generados por el cerebro no se ven interferidos por ninguno de los tejidos que tiene alrededor. Por ello mismo, los receptores del MEG ni siquiera están en contacto con el cuero cabelludo. -Al igual que en el EEG solo puede registrar únicamente la actividad superficial (hasta 8cm) -Sólo registra las corrientes tangenciales. -Los primeros registros fueron en el corazón por Baule y McFee en 1963. Registro: Al igual que en EEG, el tipo de neurona es la piramidal y la estructura es abierta. Y registra los campos que se generan por las corrientes eléctricas. Lo diferente en este tipo de asociación electricidad-magnetismo es que también se pueden registrar en el sentido inverso, es decir: los campos magnéticos producen cambios en las corrientes eléctricas que lo atraviesan. Se conoce a este fenómeno como inducción magnética y es la base del registro MEG. La actividad se registra mediante magnetómetros. Consiste en un anillo de material conductor por el cual se hace pasar una corriente eléctrica, que varía en intensidad y localización. Aunque sea capaz de medir campos lejanos, esto aumenta las interferencias y por lo tanto el ruido. Medidas contra el ruido: -Aislamiento de la sala mediante la blindación de la cabina experimental. -Gradiómetro: es igual que el Gradiómetro con la excepción de que utiliza dos (o más) anillos por los que la corriente circula en direcciones opuestas y que pueden ser axiales ( si se orientan en paralelo) o planares ( en un mismo pla no) ¿C ómo funciona? - Cuando la intensidad que se recibe es la misma en el campo ma gnético que la del campo de origen lejano, la actividad no se det ecta ya que tiene un efecto nulo. - Cuando la intensidad que recibe de los campos magnéticos que est á registrando, es mayor que la de los campos de origen lejano, sí se detecta ya que afectará de forma diferencial a los anillos. IN CONVENIENTE: No se detecta campos originados a una distancia del Gradiómetro superior a la distancia entre los anillos. Tanto los magnetómetros como los gradiómetros forman parte de los dispositivos superconductores de interferencia cuántica (SQUIDs) Al estar constituidos por metales conductores pueden detectar actividad extremadamente pequeña. Para que el metal sea superconductor se enfría a -269ºC. Por lo tanto este método no resulta rentable ya que el gasto de agua y energía es muy grande. 3. Señales indirectas de la actividad neural: resonancia magnética funcional Actividad hemodinámica: consiste en los cambios vasculares relacionados con el suministro metabólico a las neuronas activas. La técnica más importante que se utiliza para mesurarla es la resonancia magnética funcional (RMf) Aunque existen otras importantes como la tomografía por emisión de positrones. 3.1. Características generales -Ventajas: +Permite estudiar actividad cerebral espontánea (actividad cerebral de reposo) como la relacionada con acontecimientos discretos. +Su resolución espacial es muy elevada. Aunque depende del procesamiento de la señal ya que si se producen técnicas de suavización esta resolución disminuye. +Son las únicas capaces de acceder a la actividad subcortical. -Inconvenientes: +Su resolución temporal es inferior a las MEG o EEG ya que la actividad hemodinámica es muy lenta (4 s.) + Para medirla hay que introducir al sujeto en un cilindro. Esto limita las tareas que se pueden aplicar a los sujetos. 1.3.2. Funcionamiento La RMf aprovecha el hecho de que los núcleos del átomo de hidrógeno devuelven la energía electromagnética que reciben. Esta permite localizar la concentración de protones en cada punto del cerebro y esto proporciona una imagen de gran precisión sobre su estructura. La señal resulta alterada por las características magnéticas del medio y varía en función de variables muy relevantes a la hora de inferir qué áreas del cerebro están más activas. Por ejemplo que haya o no oxigeno presente en la hemoglobina en la zona. 1.3.2. Registro I: RM estructural El núcleo del átomo de hidrógeno, que cuenta con un solo protón, rota sobre su eje describiendo un movimiento denominado espín. Las direcciones que siguen los protones en el cuerpo humano son al azar, pero cuando se introducen en un campo magnético tan potente como el que produce el imán de la máquina de resonancia, los ejes de giro se alinean siguiendo la dirección de dicho campo. La mayoría de los que se alinean lo hacen a favor del campo, mientras que otros en su contra, dependiendo de su estado cuántico: -Paralelo (baja energía): solo admiten energía magnética que después devolverán. Estos son los que se alinean en el sentido del campo. -Antiparalelo (mayor energía): sólo admiten energía de alta intensidad. Estos son los que no se alinean en el sentido del campo. Se mide en vóxel. Para saber cuántos se alinean a favor y cuantos en contra se utiliza el vector de magnetización neta (VMN) Será mayor y por lo tanto, más fácil de detectar, cuanto más potente sea el campo magnético, ya que el número de protones que se alinean del eje de giro desde la posición original a la posición alineada lleva asociado un movimiento de cabeceo que se denomina precesión. Este se produce tanto a nivel de los protones como a nivel del VMN. La frecuencia que produce se denomina frecuencia de resonancia. Pero si ahora emitimos perpendicularmente al campo magnético constante, un rápido pulso electromagnético con la frecuencia justa, haremos que el eje de giro del VMN vuelva a inclinarse incrementando la precesión. A esta radiofrecuencia se la denomina pulso de radiofrecuencia (RF) Cuando se detiene el pulso el eje de giro del VMN vuelve paulatinamente a su posición alineada, reemitiendo la energía electromagnética del pulso y esta es la que se capta desde el exterior y la que nos permite formar una imagen de la estructura del cerebro. Para procesar esta información por planos o cortes se introducen variaciones en el gran campo magnético denominadas gradientes. Por tanto, 1 pulso de RF con una frecuencia determinada sólo inclinará los VMN en un plano del cerebro en el que el campo sea justamente de 1T. La imagen que queda representada, es decir, la que muestra el nivel de protones en cada corte se llama densidad protónica. Estas imágenes pueden estar más completas si además se tiene en cuenta el tiempo durante el que los protones emiten su señal (tiempos de relajación T1o T2) que varía en función del tejido.