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EXPLORA TU CEREBRO: ACTIVIDADES PRÁCTICAS PARA FUNDAMENTOS DE PSICOBIOLOGÍA

Autores: Patricia Mesa-Gresa (Coord.) Raúl Ballestín Hinojosa Raquel Costa Ferrer Inés Moragrega Vergara Miguel Ángel Serrano Rosa

apuntes

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EXPLORA TU CEREBRO: ACTIVIDADES PRÁCTICAS PARA FUNDAMENTOS DE PSICOBIOLOGÍA

AUTORES:

Patricia Mesa-Gresa (Coord.) Raúl Ballestín Hinojosa Raquel Costa Ferrer Inés Moragrega Vergara Miguel Ángel Serrano Rosa

Índice INTRODUCCIÓN A LA PSICOBIOLOGÍA Actividad 1.1. Disciplinas y técnicas en Psicobiología Actividad 1.2. Diseño experimental en animales Actividad 1.3. Diseño experimental en humanos

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GENÉTICA Actividad 2.1. El ADN Actividad 2.2.Cuestiones sobre genética y epigenética Actividad 2.3. El papel del psicólogo en el Consejo Genético

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CÉLULAS DEL SISTEMA NERVIOSO Actividad 3.1. Ejercicio PhysioEX 9.0 Actividad 3.2. La neurona y sus partes Actividad 3.3. Casos prácticos sobre alteraciones neuronas/glía Actividad 3.4. Cuestiones para completar

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SISTEMAS DE NEUROTRANSMISIÓN Actividad 4.1. Tabla resumen mensajeros químicos y neurotransmisores Actividad 4.2. Proceso de neurotransmisión Actividad 4.3. Caso práctico: alteración de receptores NMDA

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ANATOMÍA DEL SISTEMA NERVIOSO Actividad 5.1. Ontogenia del sistema nervioso Actividad 5.2. Esquema-resumen anatomía del SNC y SNP Actividad 5.3. Disección encéfalo de conejo Actividad 5.4. Láminas de neuroanatomía del SN Actividad 5.5. APPs para el estudio de neuroanatomía Actividad 5.6. Daño cerebral adquirido Actividad 5.7. Funciones del troncoencéfalo y casos prácticos Actividad 5.8. Los pares craneales Actividad 5.9. Casos prácticos de patologías de los pares craneales Actividad 5.10. Anatomía de la médula espinal Actividad 5.11. Funciones SNA: SN simpático y SN parasimpático

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RELACIÓN ENTRE EL SISTEMA NERVIOSO Y EL SISTEMA ENDOCRINO E INMUNE Actividad 6.1. Neuroinflamación Actividad 6.2. El eje Microbiota-Intestino-Cerebro

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INTRODUCCIÓN A LA PSICOBIOLOGÍA ACTIVIDAD 1.1. DISCIPLINAS Y TÉCNICAS EN PSICOBIOLOGÍA La Psicobiología se compone de una serie de disciplinas que permiten estudiar el comportamiento humano abordando distintos aspectos. A su vez, las técnicas están permitiendo avanzar en el conocimiento y comprensión de la Psicobiología. Teniendo cuenta esto, completa las siguientes actividades.

1. Indica la/s disciplina/s psicobiológica/s que abordaría las siguientes situaciones experimentales Se mide el grado de deterioro cognitivo que tiene un paciente tras un accidente de tráfico Se lesiona el Área Preóptica Medial del hipotálamo para ver su papel en la conducta sexual de la rata Se somete a los sujetos experimentales a un estresor y evalúa el grado de activación cardíaca que tienen los sujetos Se manipula el gen SRY en ratones para ver el papel del mismo en el desarrollo sexual. Se introduce en un ratón una sustancia experimental para el tratamiento de la depresión 2. Indica la técnica que sería más adecuada para cada caso: Se lesiona temporalmente un área del cerebro en un ratón Se quiere observar el tamaño del lóbulo frontal de una persona Se quiere observar el flujo sanguíneo cerebral Se quiere estudiar la respuesta cerebral ante un estímulo sensorial en una persona Se quiere anestesiar un hemisferio cerebral Se lesiona permanentemente un área del cerebro de un animal Se quiere estudiar en humanos el papel de la genética en su comportamiento Se quiere estudiar un modelo de ansiedad en ratones

ACTIVIDAD 1.2. DISEÑO EXPERIMENTAL EN ANIMALES El uso de los modelos animales en el ámbito de la Psicobiología, sin querer entrar en la polémica que supone el uso de animales en investigación ni justificar aquellos casos que pueden sustituirse por otros métodos, tiene innegablemente ciertas ventajas que deben ser reseñadas, así como también varios inconvenientes. Señala las ventajas que tiene la investigación en animales y las desventajas o inconvenientes. VENTAJAS: __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________

INCONVENIENTES: __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________

Respecto al diseño de una investigación con animales se deben plantear varias cuestiones, la primera de ellas es el estricto cumplimiento de la ética en la investigación, pero también es de vital importancia la creación de un buen diseño experimental que trate de responder, con el máximo rigor científico posible, las preguntas que nos planteamos. A su vez ha de controlar al máximo posibles variables extrañas o confundentes para aumentar la validez y fiabilidad del método experimental empleado e incrementar el poder de generalización de nuestros resultados. Si queremos valorar la memoria y capacidad espacial en un grupo de ratones de la cepa NMRI o C57 ¿Qué tipo de modelo animal podríamos utilizar? __________________________________________ Justifica la elección: __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ El diseño experimental utiliza ratones que han estado aislados (N=30) y otros agrupados (N=30) y se les administra vía subcutánea 2 dosis distintas de nicotina: 1) Grupo NIC 1 (n=10): 1 mg/kg; 2) Grupo NIC 2 (n=10): 0,5 mg/kg; y el 3) Grupo Control (n=10), al que se administra suero fisiológico, durante 1 semana que dura la fase experimental. Señala las variables independientes (VI): __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ Variables dependientes (VD): __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ El tipo de diseño realizado: __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ Plantea las posibles hipótesis experimentales que pueden extraerse del diseño experimental planteado previamente. __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________

ACTIVIDAD 1.3. DISEÑO EXPERIMENTAL EN HUMANOS En la actualidad, desde la Neurociencia hay un interés específico por estudiar el comportamiento humano en relación con los procesos neurobiológicos subyacentes. Desde la Psicología hay una preferencia clara por este tipo de estudios donde se puede estudiar directamente a los seres humanos, evitando la extrapolación que se debe hacer utilizando modelos animales. Sin embargo, la complejidad del ser humano hace que este tipo de estudios supongan un desafío para los investigadores ya que las investigaciones en humanos, al igual que en los experimentos en animales, tienen ventajas y desventajas. Señala, bajo tu punto de vista, las ventajas que tiene la investigación en humanos y las desventajas o inconvenientes. VENTAJAS: __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________

En el caso de la investigación en humanos, al igual que en animales, requiere el estricto cumplimiento de la ética en la investigación y la creación de diseños experimentales que traten de responder, con el máximo rigor científico posible, las preguntas planteadas. A su vez se debe controlar al máximo posibles variables extrañas o confundentes para aumentar la validez y fiabilidad del método experimental empleado e incrementar el poder de generalización de nuestros resultados. Si queremos medir la actividad eléctrica del cerebro en un grupo de humanos ¿Qué instrumento podríamos utilizar? __________________________________________ Justifica la elección: __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ CASO PRÁCTICO: Investigadores de la Universidad de Valencia están estudiando el impacto de la emoción de asco en la toma de decisiones. Han diseñado un estudio con dos grupos (grupo control y grupo experimental al que se le ha inducido la emoción de asco mediante la exposición a estímulos que producen asco) observando los cambios en la frecuencia cardíaca. En este diseño señala: ● Variables independientes (VI): __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ ● Variables dependientes (VD): __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ ● El tipo de diseño realizado: __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ Plantea las posibles hipótesis experimentales que pueden extraerse del diseño experimental planteado previamente. __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ 13

GENÉTICA ACTIVIDAD 2.1. EL ADN El ácido desoxirribonucleico, abreviado como ADN, es un ácido nucleico que contiene las instrucciones genéticas usadas en el desarrollo y funcionamiento de todos los organismos vivos y algunos virus; también es responsable de la transmisión hereditaria. La función principal de la molécula de ADN es el almacenamiento a largo plazo de información para construir otros componentes de las células, como las proteínas y las moléculas de ácido ribonucleico (ARN). Los segmentos de ADN que llevan esta información genética son llamados genes, pero las otras secuencias de ADN tienen propósitos estructurales o toman parte en la regulación del uso de esta información genética. Desde el punto de vista químico, el ADN es un polímero de nucleótidos, es decir, un polinucleótido. Cada nucleótido, a su tiempo, está formado por un glúcido (la desoxirribosa), una base nitrogenada (que puede ser adenina→A, timina→T, citosina→C o guanina→G) y un grupo fosfato (derivado del ácido fosfórico). Lo que distingue a un polinucleótido de otro es, entonces, la base nitrogenada, y por ello la secuencia del ADN se especifica nombrando solo la secuencia de sus bases. La disposición secuencial de estas cuatro bases a lo largo de la cadena es la que codifica la información genética, siguiendo el siguiente criterio de complementariedad: A-T y G-C. Esto se debe a que la adenina y la guanina son de mayor tamaño que la timina y la citosina, por lo que este criterio permite cumplir una uniformidad. En los organismos vivos, el ADN se presenta como una doble cadena de nucleótidos, en la que las dos hebras están unidas entre sí por unas conexiones denominadas puentes de hidrógeno. ¿Dónde se almacena el material hereditario? __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ ¿Cuál es el motivo por el que se emparejan las bases nitrogenadas G-C y A-T? __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ ¿Cuántos tipos de ácidos nucleicos hay y cuál es la función de cada uno de ellos? __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ 14

¿Qué significa que la duplicación del ADN es semiconservativa? __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ ¿Cuál es la función de los codones en el código genético y qué características tiene? __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ Explica brevemente las 4 fases de la Mitosis: __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ Utilizando el modelo de ADN proporcionado por el profesor en clase de Fundamentos de Psicobiología, monta la doble cadena antiparalela de ADN colocando las bases nitrogenadas emparejadas correctamente según se ha explicado en clase. Una vez montado, comentar las dudas con el profesor y los compañeros.

Figura 1: Advanced miniDNA® 12-layer Kit - Article Ref: AMDNA-060-12 (http://www.molymod.com/dna_rna.html)

ACTIVIDAD 2.2. CUESTIONES SOBRE GENÉTICA Y EPIGENÉTICA Responde a las cuestiones sobre genética y epigenética que tienes a continuación. 1. Una aplicación de la información de los grupos sanguíneos es ayudar a determinar la posible paternidad en casos dudosos. Si la madre es O- y su hijo A-. Señala el padre de dicho hijo: a) Sr. X: B b) Sr Y: AB + c) Sr Z: O + Razona la respuesta: __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________

2. Te acaban de nombrar como miembro de un jurado de expertos que tiene que emitir un juicio en el siguiente caso: la mujer X ha fallecido, era madre de 4 hijos y los hombres Y y Z reclaman la paternidad de estos niños. Suponiendo que uno de los hombres sea el padre de los 4, averigua cuál es. DATOS del problema: ● ● ● ● ● ● ●

Mujer X: A Hombre Y: B + Hombre Z: AB + Hijo 1: AB Hijo 2: B + Hijo 3: O + Hijo 4: AB –

El padre de dichos hijos es: __________ Razona la respuesta: __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________

3. Observa las siguientes genealogías, ¿a qué patrón de herencia corresponden con mayor probabilidad? Razona tus respuestas. a) __________________________________________________________________________

Razona la respuesta: __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________

b)__________________________________________________________________________

c)__________________________________________________________________________

d)__________________________________________________________________________

4. Cómo puede explicar la genética que, entre gemelos monocigóticos, uno desarrolle cáncer de colon y el otro no. __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________

5. Indica cuál es el principal mecanismo por el que actúa la epigenética. __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________

6. ¿Estaba Lamarck realmente equivocado? ¿Cómo se explicaría la teoría de Lamarck según la epigenética? __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________

7. ¿Por qué la epigenética puede revolucionar la concepción que se tiene sobre la relación entre genes y ambiente? ¿Cómo puede la epigenética cambiar la concepción de los individuos en relación con sus futuras generaciones? __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________

ACTIVIDAD 2.3. EL PAPEL DEL PSICÓLOGO EN EL CONSEJO GENÉTICO CASO: En el año 2013, la actriz Angelina Jolie fue titular en numerosos medios de comunicación porque decidió realizarse voluntariamente una doble mastectomía para reducir las altas probabilidades de desarrollar cáncer de pecho. Según los medios, los médicos aconsejaron la cirugía debido a una herencia genética que aumenta el riesgo. Este es sólo un ejemplo, dado que a diario numerosas personas están recibiendo información sobre aspectos hereditarios que se relacionan con enfermedades con algún grado de origen genético. Teniendo en cuenta esta información, responde a las siguientes cuestiones/tareas: 1. Busca información sobre qué patologías con afectación psicológica pueden tener origen genético que puedan necesitar el consejo genético y especifica la base genética. __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ 2. Busca las funciones del Psicólogo en el consejo genético (y quien regula estas funciones) __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________

3. En el caso que ya estuvieras trabajando como Psicólogo/a en un hospital en el departamento de consejo genético, explica cómo procederías para informar a una pareja que quieren tener hijos, teniendo en cuenta que hay un 80% de probabilidades de que el hijo/a nazca con un trastorno de deterioro cognitivo grave que no tiene “cura”. Justifica tu respuesta. __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________