INTRODUCCIÓ A LA PSICOBIOLOGIA
ACTIVITAT 1.1. EL MÈTODE CIENTÍFIC I LES PRINCIPALS TÈCNIQUES D’ESTUDI
El mètode científic és la tècnica més segura per al desenvolupament de coneixements contrastables. És el conjunt de normes que giren entorn del desenvolupament de la ciència de manera organitzada, reflexiva, conscient i crítica, utilitzant un conjunt de regles generals basades en el mètode hipotèticdeductiu positivista. L'objectiu final és descriure, explicar i predir els fets, incloent el comportament, a través del mètode experimental. No obstant això, qualsevol pregunta sobre un fet pot contestar-se de múltiples maneres, per tant, l'habilitat per a formular problemes i per a establir hipòtesis adequades, basades en el coneixement previ del tema és primordial.
El procés inicial del mètode científic és l'observació, un procés complex que consisteix genèricament en la recollida de dades de la realitat de manera objectiva i controlada, implicant una actitud sistemàtica i planejada de percepció d'objectes i processos (així com d'estudis previs). En aquest procés poden existir biaixos relacionats amb la selecció de dades a observar; les limitacions en la capacitat d'observació; o influències de l'observador en la situació, entre altres. De fet, la replicació és especialment important, ja que permet realitzar o repetir un experiment i confirmar que els resultats no són conseqüència de l'atzar.
Un punt especialment discutit és quins objectes poden ser observats. En Psicologia es considera objecte d'observació comprovable qualsevol objecte públic, susceptible de ser observat per diferents individus, incloent enfocaments etològics, clínics i experimentals al laboratori. A continuació, el mètode implica l'elaboració d'hipòtesi sobre les possibles solucions d'un problema que siguen versemblants, basades en coneixements previs. Poden proposar-se mitjançant el procés d'inducció, a partir de fets observats, o a través del procés de deducció d'altres principis ja establerts. La fase de formulació d'hipòtesi implica un salt qualitatiu, per la qual cosa han de tenir consistència interna, possibilitat de comprovació, versemblança i compatibilitat amb altres hipòtesis acceptades. A continuació, la contrastació d'hipòtesi es realitza mitjançant l'observació, encara que normalment també és necessari recórrer a l'experimentació. Per tant, l'experiment és un mètode de contrastació d'hipòtesi que s'ha de verificar o rebutjar. En psicobiologia les estratègies experimentals poden concretar-se en intervencions somàtiques en les quals l'organisme és la variable independent i es manipula la conducta (variable dependent a mesurar), o viceversa. La finalitat del mètode científic és la formulació de lleis i teories. Finalment, el mètode científic arriba a conclusions una vegada s'ha experimentat o observat, permetent l'elaboració de lleis sobre els resultats.
En la Figura 1 apareix una representació del mètode científic. Atenent a l'explicació prèvia, completa el diagrama:
5
En investigació es pretén explicar els fets mitjançant el mètode reduccionista i el mètode de generalització El primer consisteix en explicar la realitat mitjançant la reducció als seus fenòmens més simples (per exemple, el moviment del braç es produeix per l'alliberament d'acetilcolina en la placa neuromotora que activa el desplaçament dels filaments d'actina i miosina), disciplines com la Fisiologia, es caracteritzen per l'ús del mètode reduccionista. La generalització consisteix en explicar un fenomen a partir d'un cas concret i generalitzar-lo a casos similars (per exemple: l'exposició a un estímul aversiu quan un individu toca un gos provocarà una fòbia), els psicòlegs utilitzen primordialment la generalització. La Psicobiologia es caracteritza per la utilització de tots dos mètodes.
CAS PRÀCTIC: Visualitza el vídeo de José Delgado a través del codi QR (https://go.uv.es/LEAAb1d) i contesta a les següents preguntes:
1. Explica la hipòtesi inicial:
2. La conducta objecte de l’estudi és ____________________, està en el repertori conductual de l’animal?
3. S’ha avaluat abans i després de la intervenció? _____________________
4. S’ha contrastat la hipòtesi inicial? ____
6
Figura 1. Esquema de mètode científic (modificat de del Abril, 2016)
5. S’ha realitzat una comprovació empírica del lloc on s’ha implantat l’elèctrode?
6. La conducta que desapareix podria deure's a una causa diferent a la hipotetitzada pel Dr. Delgado? SI / NO. En cas afirmatiu, enumera dues explicacions alternatives per al canvi comportamental.
7. Es un experiment replicable? SI / NO
8. Segons les teues respostes a les preguntes anteriors, consideres que s'ha seguit el mètode científic? SI / NO
9. Realitza una proposta alternativa de disseny experimental per a contrastar la hipòtesi de José Delgado que seguisca el mètode científic.
ACTIVITAT 1.2. DISCIPLINES I TÈCNIQUES EN PSICOBIOLOGIA
La Psicobiologia es compon d'una sèrie de disciplines que permeten estudiar el comportament humà abordant diferents aspectes. Al mateix temps, les tècniques permeten avançar en el coneixement i comprensió de la Psicobiologia. Tenint en compte això, completa les següents activitats.
1. Indica la/les disciplina/es psicobiològica/ques que abordaria/en les següents situacions experimentals
Després d'un accident cerebrovascular, es mesura el grau d'afectació del llenguatge
Se li administra a un ratolí una droga per a observar els seus efectes sobre l'ansietat
Es manipula el gen ob en ratolins per a veure la influència que exerceix sobre l'obesitat
Es col·loca un elèctrode en el nucli accumbens per a detectar el seu rol en la motivació
S'estudia la resposta pupil·lar i la freqüència cardíaca davant diferents estímuls publicitaris
7
2. Indica la tècnica que seria més adequada per a cada cas :
Es lesiona temporalment una àrea del cervell en un ratolí
S'estimula l'hipotàlem lateral mitjançant un elèctrode per a observar el seu paper en la ingesta de l'aigua
Es vol mesurar la grandària d'un tumor localitzat en l'escorça prefrontal
Es vol observar el flux sanguini cerebral
Es vol observar quines àrees estan funcionalment actives durant una tasca atencional
Es vol anestesiar un hemisferi cerebral
Es lesiona una àrea específica del cervell d'un animal, de manera permanent
Es vol estudiar en humans el paper de la genètica en el seu comportament
Es vol identificar l'estat de les fibres de substància blanca en un cervell humà in vivo
Es vol estudiar la capacitat de coordinació motora en rosegadors
ACTIVITAT 1.3. DISSENY EXPERIMENTAL EN ANIMALS
La investigació amb animals és un tema de debat candent i interessant amb opinions molt valuoses tant per defensors com detractors, però també és innegable que sense investigació bàsica amb animals seria molt complicat avançar en el coneixement científic en moltes àrees. Tot i això, la normativa sobre el benestar animal i la legislació en aquesta matèria intenta sempre complir una norma que ha de ser aplicada sense excepcions en l'experimentació animal i que es coneix com “La regla de les 3 ERRES”.
Aquest principi el van formular al començament de la dècada dels 60 dos biòlegs anglesos, Russel i Burch, al seu llibre “The Principle of Humane Experimental Technique”. Les tres erres fan referència a reemplaçar, reduir i refinar.
REEMPLAÇAR: les alternatives de reemplaçament al·ludeixen a mètodes que eviten o substituïsquen l'ús d'animals. Això inclou tant els reemplaçaments absoluts (substituir animals per models informàtics), com els reemplaçaments relatius (substituir vertebrats, per animals amb menys percepció del dolor, com alguns invertebrats).
REDUIR: les alternatives de reducció al·ludeixen a qualsevol estratègia que tinga com a resultat l'ús d'un número menor d'animals per obtenir dades suficients que responguen a la qüestió investigada, o la maximització de la informació obtinguda per animal, per tal de limitar o evitar potencialment l'ús posterior d'altres animals, sense comprometre el benestar animal.
REFINAR: les alternatives de refinament al·ludeixen a la modificació de la cria d'animals o dels procediments per minimitzar el dolor i l'angoixa, així com per millorar el benestar dels animals utilitzats en ciència des del seu naixement fins a la seva mort.
8
L'ús dels models animals en l'àmbit de la Psicobiologia, sense voler entrar en la polèmica que suposa l'ús d'animals en investigació ni justificar aquells casos on es poden substituir per altres mètodes, i tenint en compte sempre el principi o la norma de les 3 ERRES, té avantatges que han de ser ressenyats i per descomptat, inconvenients. Enumera'ls a continuació:
AVANTATGES:
INCONVENIENTS:
Una investigació amb animals ha de tenir en compte diverses qüestions, la primera és l'estricte compliment de l'ètica en la investigació, i el principi de les 3 ERRES entre d'altres, però també és de vital importància la creació d'un bon disseny experimental que tracte de respondre, amb el màxim rigor científic possible, les preguntes que ens plantegem. Alhora, ha de controlar al màxim possibles variables estranyes o confonents per augmentar la validesa i fiabilitat del mètode experimental emprat i incrementar el poder de generalització dels nostres resultats.
Si volem valorar el nivell d'ansietat en un grup de ratolins…
Quin tipus de model animal podríem fer servir? Justifica la teua resposta:
9
CAS PRÀCTIC: En el disseny experimental s'utilitzen ratolins joves i altres de més edat i, a tots dos grups se'ls administra un fàrmac nou per a l'ansietat. A dos grups més de ratolins, uns joves i altres d’edat avançada, se'ls administra una substància sense efecte farmacològic (placebo). En funció d’aquest disseny, respon les qüestions següents.
1. Variables independents (VI):
2. Variables dependents (VD):
3. El tipus de disseny realitzat:
4. Possibles hipòtesis experimentals:
5. Possibles variables confonents o estranyes:
ACTIVITAT 1.4. DISSENY EXPERIMENTAL EN HUMANS
En l'actualitat, des de la Neurociència s'estudia el comportament humà en relació amb els processos neurobiològics subjacents. Des de la Psicologia hi ha una preferència clara per aquest tipus d'investigacions on es pot estudiar directament els éssers humans, evitant l'extrapolació que s'ha de fer utilitzant models animals. No obstant això, la complexitat de l'ésser humà fa que aquest tipus d'estudis suposen un desafiament per a la ciència, ja que les investigacions en humans, igual que els experiments en animals, tenen avantatges i desavantatges.
Assenyala, des del teu punt de vista, els avantatges que té la investigació en humans i els desavantatges o inconvenients.
AVANTATGES:
10
INCONVENIENTS:
En el cas de la recerca en humans, igual que en animals, requereix l'estricte compliment de l'ètica en la recerca i la creació de dissenys experimentals que tracten de respondre, amb el màxim rigor científic possible, les preguntes plantejades. Al seu torn, s'ha de controlar al màxim possibles variables estranyes o confonents per augmentar la validesa i fiabilitat del mètode experimental emprat i incrementar el poder de generalització dels nostres resultats.
CAS PRÀCTIC: Investigadors de la Universitat de València estan estudiant l'impacte de la pràctica de mindfulness continuada en la capacitat de concentració i atenció en estudiants universitaris. Han dissenyat un estudi amb dos grups: 1) grup control, compost per estudiants universitaris que no han practicat ni practiquen de manera habitual mindfulness; i 2) grup experimental, estudiants que no havien practicat prèviament mindfulness, als quals se'ls ha proporcionat sessions guiades de mindfulness tres dies per setmana durant tres mesos i pautes per poder seguir amb la pràctica de manera autònoma. Tant a l'inici de l'estudi com al final s'ha passat una avaluació neuropsicològica que inclou proves i qüestionaris dirigits a avaluar la capacitat d'atenció i concentració dels estudiants, així com una prova per mesurar la seva activitat cerebral durant la realització dels tests. En aquest disseny assenyala:
11
1. Quin instrument o prova podríem utilitzar per a mesurar l'activitat cerebral dels estudiants? Justifica la teva resposta:
2. Variables independents (VI):
3. Variables dependents (VD):
4. Tipus de disseny realitzat:
5. Possibles hipòtesis experimentals:
6. Possibles variables confonents o estranyes:
12
CÈL·LULES DEL SISTEMA NERVIÓS
ACTIVITAT 2.1. FUNCIONAMENT DE LA NEURONA I TIPUS DE NEURONES
La neurona és la cèl·lula principal del sistema nerviós, tant central com perifèric. La seua funció principal és rebre, processar i transmetre informació per mediació de senyals químics i elèctrics gràcies a l'excitabilitat elèctrica que presenta la seua membrana plasmàtica (potencial de membrana). Estan especialitzades en la recepció d'estímuls i conducció de l'impuls nerviós (en forma de potencial d'acció) mitjançant connexions anomenades sinapsis tant entre neurones com amb altres tipus cel·lulars com les fibres musculars.
Són cèl·lules altament diferenciades i presenten una sèrie de característiques morfològiques típiques que sustenten les seues funcions: un cos cel·lular o soma; una o diverses prolongacions que transmeten els impulsos cap al soma cel·lular, denominades dendrites; i una prolongació llarga, denominada axó que condueix els impulsos des del soma cap a una altra neurona o cèl·lula diana.
1. Completa la següent figura amb les diferents parts de la neurona:
13
Figura 2: Anatomia de la neurona. Modificat de Redolar, D. Psicobiologia. (2018). Médica Panamericana
La gran diversitat observada en la morfologia del soma, dendrites i axons permet classificar-les en diferents tipus, en funció del número i disposició de les seues prolongacions, de la longitud de l'axó, de la seua funció o del neurotransmissor que utilitzen.
2. Assenyala com es classificarien les següents neurones:
ACTIVITAT 2.2. LA GLIA I LES SEUES FUNCIONS
En els últims anys, la comunitat científica s'ha interessat per les cèl·lules glials o neuròglia ja que s'està descobrint que tenen funcions més àmplies de les que es considerava inicialment, modulant fins i tot els processos cognitius com la memòria i sent parcialment responsables de malalties tan importants com la malaltia d'Alzheimer.
En el Sistema Nerviós Central (SNC) hi ha tres classes principals de cèl·lules glials: oligodendròcits (oligondendròglia), encarregats de col·locar la beina de mielina a les neurones; la micròglia, primera i principal línia de defensa del SNC (sistema immunitari); i els astròcits, també coneguts com astròglia, amb múltiples funcions de suport neuronal com el suport tròfic i metabòlic, la supervivència, diferenciació i guia neuronal, la sinaptogènesi i la regulació de l'homeòstasi cerebral, descobertes gràcies a la labor de Ramón i Cajal.
En el Sistema Nerviós Perifèric (SNP) es troben dos tipus de cèl·lules glials: les cèl·lules de Schwann, que deriven embrionàriament de la cresta neural i, principalment s'encarreguen de generar la capa de mielina en els axons de les neurones, encara que també ajuden a guiar el creixement dels axons i
14
Figura 3: Diferents tipus de neurones per la seua morfologia.
en la regeneració de les lesions; i les cèl·lules satèl·lit, les funcions de les quals són aïllar elèctricament els cossos cel·lulars de les neurones ganglionars i regular l'intercanvi de nutrients.
1. Completa la següent figura amb les diferents cèl·lules glials:
2. Visualitza el vídeo sobre les cèl·lules de la glia i contesta a les següents preguntes:
Vídeo: “Les cèl·lules secretes del cervell. Què és la glia?” La Hiperactina, YouTube (https://go.uv.es/9kuu9p8).
Quina és la funció dels astròcits en la sinapsi?
Com poden els astròcits modificar l'impuls nerviós?
15
1.
2. 3. 5. 6. 7. 8. 10.
Figura 4. Cèl·lules glials. Extret de Felten, D.L. (2019). Netter. Flashcards de Neurociència. Elsevier.
Com es pot incrementar la velocitat de la transmissió de l'impuls nerviós?
Quines funcions poden veure's afectades en el cas d'una alteració de les beines de mielina?
En cas de detectar infeccions o danys en el teixit, la micròglia pot desencadenar dues respostes de defensa, quines són aquestes?
3. Per a aprofundir, completa la següent taula:
Localització
Aspectes funcionals
Astròcits
Oligodendròcits
Micròglia
Cèl·lules de Schwann
Cèl·lules satèl·lit
ACTIVITAT 2.3. CASOS PRÀCTICS SOBRE ALTERACIONS NEURONES/GLIA
La neuròglia té un paper important en malalties que afecten el SNC, entre les quals es troben l'Esclerosi Múltiple (EM), l'Esclerosi Lateral Amiotròfica (ELA), l'Alzheimer, el Parkinson, la paràlisi (temporal o permanent), la malaltia de Creutfeld-Jacob (encefalopatia espongiforme o “malaltia de les vaques boges”), el dolor crònic, etc.
Llig detingudament el següent cas real de la Dra. C, a la pàgina 31 del Manual de l’assignatura “Fisiología de la Conducta. Neil R Carlson y Melissa A Birkett, 12ª Edició, 2018”:
16
“Una vesprada, després de sopar amb el seu marit al seu restaurant favorit, la Dra. C va trontollar i gairebé va caure. De cop i volta es va adonar que havia estat ignorant alguns símptomes que hauria d'haver reconegut. L'endemà va consultar un dels seus companys, que va estar d'acord amb el diagnòstic de sospita que ella mateixa havia establert: els símptomes encaixaven amb els corresponents a l'esclerosi múltiple. Havia patit problemes intermitents de visió doble, de vegades se sentia inestable dreta, i en ocasions notava formiguejos a la mà dreta. Cap d'aquests símptomes era greu, i només duraven una mica, de manera que els va ignorar, o potser es va negar a si mateixa que foren importants. La Dra. C havia patit esclerosi múltiple des de feia més de dues dècades quan va morir per un atac de cor. Unes setmanes després de la mort de la Dra. C., un grup d'estudiants de Medicina i residents de neurologia es van reunir a la sala d'autòpsies de la facultat de Medicina. El Dr. D., neuropatòleg de la facultat, va mostrar una safata d'acer inoxidable que contenia un encèfal i una medul·la espinal. “Aquests eren de la Dra. C, va dir. “Fa uns anys va donar els seus òrgans a la facultat de Medicina”... Tots van mirar l'encèfal amb més atenció, sabent que havia pertangut a una clínica i professora apreciada a qui tots coneixien per la seva reputació o en persona. El Dr. O. va portar els congregats a un grup de negatoscopis fixats a la paret, que mostraven diverses RM. Va apuntar diversos punts blancs que apareixien en una. “Aquesta RM mostra clarament diverses lesions de la substància blanca, però han desaparegut a la següent, realitzada 6 mesos després. I aquí en tenim una altra, però no es manté a la següent RM. El sistema immunitari va atacar les beines de mielina d'una regió concreta, i després les cèl·lules glials van retirar les restes. La RM no mostra les lesions en aquell moment, però els axons ja no són capaços de conduir els missatges. Es va posar un parell de guants quirúrgics, va prendre l'encèfal de la Dra. C. i el va tallar en diversos trossos. Va triar-ne un. “Ací està, ho veieu?”. Va assenyalar un punt de decoloració en una banda de substància blanca. “Aquesta és una placa escleròtica, una àrea que es nota més dura que el teixit circumdant. N'hi ha moltes, localitzades per tot l'encèfal i la medul·la espinal, raó per la qual aquesta malaltia s'anomena esclerosi múltiple”. El Dr. O. va deixar la medul·la i va preguntar: “Qui em pot dir l'etiologia d'aquest trastorn?”. Una de les estudiants va contestar. “És una malaltia autoimmune. El sistema immunitari se sensibilitza a la proteïna de la mielina del propi organisme i l'ataca periòdicament, causant diferents símptomes neurològics. Alguns plantegen que una malaltia vírica de la infància provoca d'alguna manera que el sistema immunitari comence a considerar la proteïna com a aliena”. “Correcte”, va assenyalar el Dr. D. “El criteri primari per al diagnòstic d'esclerosi múltiple és la presència de símptomes neurològics disseminats en temps i espai. Els símptomes no apareixen tots al mateix temps i només poden estar causats per la lesió de diverses parts diferents del sistema nerviós, la qual cosa significa que no es poden deure a un accident cerebrovascular”.
Contesta les preguntes següents:
1. Defineix els conceptes “esclerosi”, “placa escleròtica” i “amiotròfica” .
17
