Historia y Evolución de la Neurociencia

La Neurociencia moderna es el resultado de la convergencia de varias tradiciones científicas: la Anatomía, la Embriología, la Fisiología, la Bioquímica, la Farmacología, la Psicología y la Neurología. Hoy estamos en plena revolución de este campo del saber. Otras disciplinas científicas más modernas, incluyendo las ciencias de la Computación o la Bioingeniería, se han sumado al reto de comprender el sistema nervioso y las conductas que de él emanan.

Las Primeras Preguntas y Respuestas (Hasta el Siglo XIX)

Alcmeón de Crotona describió los nervios ópticos encontrados en el curso de sus disecciones y propuso que el cerebro era el asiento del pensamiento y las sensaciones.

Aristóteles se adhirió a la idea de que el centro del intelecto residía en el corazón, y que la naturaleza racional del hombre se debía a la gran capacidad del cerebro para enfriar la sangre sobrecalentada por el corazón.

Galeno siguió la tesis hipocrática sobre el cerebro y propuso que este actuaba sobre los músculos a través de los nervios (la teoría ventricular).

Vesalio aportó significativamente a la anatomía del cerebro.

René Descartes defendió la teoría mecanicista de la función cerebral para explicar la conducta de los animales. Sin embargo, esta teoría no explicaría la complejidad de la conducta humana, pues el hombre, al contrario de los animales, posee un intelecto y un alma dada por Dios. Por ello, Descartes creía que el cerebro controla la conducta humana.

Emergencia de la Neurociencia Moderna

Santiago Ramón y Cajal formuló la Doctrina Neuronal: el sistema nervioso está formado por células independientes, las neuronas, que contactan entre sí en un lugar específico y constituyen un gran cuerpo de doctrina neuronal.

El embriólogo Ross Harrison desarrolló los métodos de cultivo tisular y demostró en 1935 que las prolongaciones de las neuronas (dendritas y el axón) están en continuidad con el cuerpo neuronal y se desarrollan a partir de él.

Luigi Galvani descubrió que las células musculares producían electricidad. En el siglo XIX, Emil Dubois-Reymond, Johannes Müller y Hermann von Helmholtz desarrollaron los fundamentos de la electrofisiología.

Von Helmholtz descubrió que las actividades eléctricas de las células son la forma de transmitir información de un extremo a otro de una célula y también de una célula a otra.

Charles Sherrington dio el nombre de “sinapsis” al contacto interneuronal.

El neurólogo Hughlings Jackson apoyaba el concepto de que en el cerebro hay centros especializados en determinadas funciones. Dedujo que hay una región motora organizada somatópicamente en la corteza cerebral.

Vladimir Betz, Theodore Meynert, Oskar Vogt y Korbinian Brodmann intentaron distinguir diferentes áreas funcionales en la corteza cerebral en base a su citoarquitectura. Empleando este método, Brodmann descubrió 52 áreas en la corteza cerebral humana y sugirió que cada una de ellas tiene una función específica.

El Organismo Vivo y la Adaptación

Principios de los Organismos Vivos

• Cuerpo: sistema multicelular.
• Dos principios fundamentales:
  • Subsistencia.
  • Reproducción.
• Poseen:
  • Operatividad: Mecanismos internos.
  • Funcionalidad: Interacción con el medio ambiente.

La meta de estos principios es la ADAPTACIÓN.

El Proceso de Adaptación

La adaptación requiere de mecanismos para:

• “Captar” el medio ambiente: Captación de señales, obtención de datos.
• Interpretar lo captado: Procesos mentales, información.
• Decidir la acción: Procesos mentales, decisión, memoria.
• Producir acción (accionar el organismo): Acción, conducta.

Definición y Niveles de Estudio de la Neurociencia

¿Qué es la Neurociencia?

• Campo interdisciplinario que estudia la función del cerebro y los substratos neurales de la conducta.
• Incluye investigaciones en distintas áreas como la psiquiatría, la genética, la anatomía, la bioquímica y la informática.

Niveles de Estudio Neurocientífico

Los neurocientíficos operan en diversos “niveles”:

• Nivel Conductual: Estudia las bases neuronales del comportamiento.
• Nivel Sistémico: Estudio de las diversas partes del sistema nervioso, como el sistema visual o el auditivo.
• Nivel de Circuito Local: Estudia la función de grupos de neuronas.
• Nivel de Neurona Única: Estudia lo que hacen neuronas individuales con relación a un “evento”.
• Nivel de Sinapsis: Estudia lo que sucede en las sinapsis.
• Nivel de Membrana: Estudia lo que pasa en los canales iónicos de la membrana neuronal.
• Nivel Genético: Estudia las bases genéticas de la función neuronal.

El Sistema Nervioso: Estructura y Función

Función del Sistema Nervioso

• Recibir estímulos del medio externo e interno del organismo.
• Organizar esta información.
• Hacer que se produzca la respuesta adecuada.

Clasificación Estructural

• Sistema Nervioso Central (SNC): Cerebro y médula espinal.
• Sistema Nervioso Periférico (SNP): Nervios, ganglios y receptores especializados.

Clasificación Funcional

• Sistema Nervioso Somático: Responde o relaciona el organismo con el medio ambiente externo.
• Sistema Nervioso Autónomo: Relación con el medio interno orgánico, regulación y adaptación internas.

Captación y Procesamiento de Estímulos

• Estímulos procedentes del medio externo son captados por:
  • Receptores situados en la piel: captan sensaciones generales como el dolor, tacto, presión y temperatura.
  • Receptores que captan sensaciones especiales: gusto, vista, olfato, oído, posición y movimiento.
• Las señales se transmiten al Sistema Nervioso Central (SNC), donde la información es registrada y procesada convenientemente.
• Una vez registradas y procesadas, las señales son enviadas desde el SNC a los distintos órganos a fin de proporcionar las respuestas adecuadas.

El Cerebro Humano

Definición y Funciones

• Parte superior del encéfalo, compuesto por los hemisferios cerebrales y las estructuras que los unen.
• Órgano central de las percepciones sensoriales, del pensamiento y de todos los contenidos de la conciencia.
• Responsable de la memoria, el aprendizaje, la visión, el pensamiento, la conciencia y el resto de facultades mentales.

Complejidad del Cerebro

• Es la estructura más compleja conocida en el universo.
• Posee más de 100 mil millones de células, cada una con hasta 50,000 conexiones a otras células.
• Recibe más de 100 millones de señales del cuerpo humano por segundo. Si aprendiéramos algo nuevo cada segundo, nos llevaría tres millones de años agotar la capacidad del cerebro humano.

Principales Subsistemas del Cerebro

El cerebro se divide en tres partes principales:

• Corteza Cerebral:
  • Responsable de la capacidad de analizar, interpretar y almacenar la información que permite tener la percepción de lo que sucede a nuestro alrededor.
  • Es la estructura donde se realizan las funciones cerebrales superiores del individuo.
• Diencéfalo:
  • Contiene estructuras que se relacionan con las respuestas emocionales, el aprendizaje y la memoria.
• Tronco Encefálico:
  • Contiene centros reflejos esenciales para la vida: controlan la actividad respiratoria, cardiaca y vasomotora.

El Modelo del Cerebro Triuno

Según la historia evolutiva, se distinguen tres cerebros:

• Cerebro Reptiliano (Reptiles):
• Cerebro Límbico (Mamíferos primitivos):
• Neocórtex (Mamíferos evolucionados o superiores).

El Cerebro Reptiliano

• Involucrado en la concepción de delimitación territorial, así como en una existencia rígida y casi programada.
• Típica conducta: la repetición. Un reptil nunca improvisa o investiga nuevas maneras de llegar desde una piedra hasta un árbol; una vez aprendido un camino, hará una y otra vez el mismo itinerario.
• En el hombre se comporta como legado neurótico de un superyó ancestral que le impide adaptarse y crear situaciones nuevas.
• Explica la fuerte resistencia a los cambios que experimentan la mayoría de los seres humanos, independientemente de sus ventajas o desventajas.

El Cerebro Límbico

• Posibilita sentir y expresar emociones.
• Representó un cambio revolucionario en la historia de la vida, coherentemente acompañado por la posibilidad homeotérmica de manejar la temperatura corporal.
• Su función importante está ligada a la elaboración de las emociones vinculadas al comportamiento orientado a la autoconservación, reproducción y cuidado de la especie.

La Corteza Cerebral (Neocórtex)

• Circuitos neuronales responsables de la capacidad de analizar, interpretar y almacenar la información que a ella llega.
• Esta información permite tener percepción de lo que sucede a nuestro alrededor.
• Es la estructura donde se realizan las funciones cerebrales superiores del individuo.
• Está compuesta por neuronas interconectadas que forman una capa de unos milímetros de grosor y que recubre la superficie irregular de los hemisferios cerebrales.
• La superficie de cada hemisferio presenta un conjunto de prominencias y surcos (o cisuras) que proporcionan a la corteza una apariencia plegada; solo un tercio de esta queda expuesta a la superficie.

La Unidad Fundamental: La Neurona

¿Qué es una Neurona?

• Célula nerviosa. Hay alrededor de 100,000 millones en el cerebro humano.
• Características particulares:
  • Tienen proyecciones especializadas:
    • Dendritas: Ingresan información a la neurona.
    • Axones: Llevan información fuera de la neurona.
  • Se comunican entre sí por procesos electroquímicos.
  • Forman conexiones (“sinapsis”) y producen sustancias llamadas “neurotransmisores”, liberadas en las sinapsis.
• ¡Se estiman 1,000,000,000,000,000 sinapsis en el cerebro humano!
• Cerca de 500 millones de sinapsis por milímetro cúbico de tejido. (Estadística de Changeux, J-P. y Ricoeur, P., What Makes Us Think?, Princeton: Princeton University Press, 2000, p. 78)

Mente, Sensación y Percepción

La Mente

• En psicología, la mente puede definirse como una propiedad diferente del cerebro, pero que emerge de este, y cuyo funcionamiento explicaría la conducta manifiesta de los seres humanos.
• Ha sido objeto de estudio de la psicología desde sus inicios y su conceptualización está presente en casi todas las teorías psicológicas, a excepción prácticamente solo del conductismo.
• Gestalt: Las propiedades del conjunto (del todo) emergen de alguna manera de los elementos que lo componen, sin que se encuentren estas propiedades en los elementos aislados.

Sensación

• Captación de señales del medio ambiente exterior e interior.
• Primeros procesos neuronales.

Percepción

• Asignar sentido a la sensación.
• Interpretación de las sensaciones.
• Participación de la corteza.

Las Emociones y el Sistema Límbico

Definición de Emociones

Las emociones son:

• “Formas de adaptación que son parte de la maquinaria con la que los organismos regulan su supervivencia.”
• “Mecanismos de regulación de la vida interpuestos entre el patrón básico de supervivencia y los mecanismos de la razón superior.”
• Se encuentran siempre relacionadas con la homeostasis y la supervivencia.
• “Son inseparables de los estados de placer y de dolor, de recompensa y de castigo.” (Damasio, 2000, p. 20).

Tipos de Emociones

Se distinguen 3 tipos de emociones: primarias, secundarias o sociales, y de fondo.

• Primarias o Universales:
  • Felicidad, tristeza, miedo, ira, sorpresa y aversión/asco.
  • Son las mismas que propusiera Ekman (1992a), y, en cierta medida, Damasio está fundamentando la propuesta en el carácter universal de las expresiones faciales de la emoción.
• Secundarias o Sociales:
  • Vergüenza, celos, culpa y orgullo.
  • También denominadas por Damasio “otras conductas”.
• De Fondo:
  • Bienestar, malestar, calma, tensión, energía, fatiga, anticipación, desconfianza.
  • Sus peculiaridades consisten en la naturaleza de los inductores, que suelen ser internos, y en el foco de la respuesta, que, esencialmente, es el medio ambiente interno del organismo.

La Amígdala: Centro del Miedo

• Es parte del Sistema Límbico.
• Es el centro del sistema del miedo.
• Recibe información de todos los sentidos (vista, oído, etc.).
• Controla las redes que provocan:
  • El aceleramiento del corazón.
  • Las palmas sudorosas.
  • El estómago contraído.
  • La tensión muscular.
  • Los flujos hormonales que sentimos cuando estamos asustados.

Conexión Amígdala – Neocorteza

Los conductos de la amígdala con la neocorteza (cerebro pensante) no son simétricos:

• Las conexiones de la corteza a la amígdala son considerablemente más débiles que las que van de la amígdala a la corteza.
• Esto puede explicar por qué una vez que se despierta una emoción es tan difícil desconectarla a voluntad.

Influencia de la Amígdala en el Sistema Fisiológico

Aunque la amígdala es parte del sistema límbico, sus funciones están involucradas en la regulación de gran parte de las funciones fisiológicas del organismo:

• Metabolismo, la homeostasis, el crecimiento, la reproducción, el dolor, etc.
• También involucradas en la conducta humana: en las emociones, la memoria, el aprendizaje o incluso en patologías como la depresión, la ansiedad o la anorexia nerviosa.

Diferencia entre Sentimiento y Emoción

Emoción

• Serie de respuestas que, desencadenadas desde zonas concretas del cerebro, tienen efectos en otras zonas del cerebro, así como en otras partes del cuerpo.
• Resultado final: estado emocional, conjunto de los diferentes cambios corporales que experimenta el individuo en cuestión.

Sentimiento

• Resultado del estado emocional, que hace referencia a un complejo estado mental.
• Implica la representación de los cambios que están ocurriendo en el propio cuerpo (representados en las correspondientes estructuras del sistema nervioso central), y diversas alteraciones en el procesamiento cognitivo (resultado de las respuestas cerebro-cerebro).

Secuencia Temporal

• Primero ocurre la emoción, cuyos resultados son de dos tipos:
  • Hacia afuera: Como conductas, expresiones más o menos definidas, que sirven para comunicar a los demás nuestro estado interno.
  • Hacia adentro: En forma de experiencia subjetiva del estado emocional o sentimiento, que afecta a la dinámica del pensamiento en curso, y a las actividades cognitivas y conductas varias del futuro inmediato.
• En otras palabras: el sentimiento de la emoción es la experiencia mental y privada de la emoción, mientras que la emoción es un conjunto de manifestaciones corporales, algunas observables.

El Proceso Emocional

El proceso emocional se desarrolla en las siguientes etapas:

1. Inducción de una emoción.
2. Ocurrencia de cambios en el cuerpo y en el cerebro.
3. Patrones neurales que representan los cambios en el organismo.
4. Sensación o conversión del patrón neural en la forma de imágenes (sentimiento).
5. Sentimiento del sentimiento, o conocimiento del sentimiento, que forma parte del proceso de consciencia.

Consciencia de la Emoción

Las estructuras básicas (troncoencefálo, hipotálamo y amígdala) parecen ser necesarias y suficientes para la ocurrencia de la emoción, pero no son suficientes para la consciencia de la emoción.