INTRODUCCIÓN A LA PSICOBIOLOGÍA
ACTIVIDAD 1.1. EL MÉTODO CIENTÍFICO Y LAS PRINCIPALES TÉCNICAS DE ESTUDIO
El método científico es la técnica más segura para el desarrollo de conocimientos contrastables. Es el conjunto de normas que giran en torno al desarrollo de la ciencia de manera organizada, reflexiva, consciente y crítica, utilizando un conjunto de reglas generales basadas en el método hipotéticodeductivo positivista. El objetivo final es describir, explicar y predecir los hechos, incluyendo el comportamiento, a través del método experimental. No obstante, cualquier pregunta acerca de un hecho puede contestarse de múltiples maneras, por ello, la habilidad para formular problemas y para establecer hipótesis adecuadas, basadas en el conocimiento previo del tema es primordial.
El proceso inicial del método científico es la observación, un proceso complejo que consiste genéricamente en la recogida de datos de la realidad de manera objetiva y controlada, implicando una actitud sistemática y planeada de percepción de objetos y procesos (así como de estudios previos). En dicho proceso pueden existir sesgos relacionados con la selección de datos a observar; las limitaciones en la capacidad de observación; o influencias del observador en la situación, entre otras. De hecho, la replicación es especialmente importante, ya que permite realizar o repetir un experimento y confirmar que los resultados no son consecuencia del azar.
Un punto especialmente discutido es qué objetos pueden ser observados. En Psicología se considera objeto de observación comprobable cualquier objeto público, susceptible de ser observado por diferentes individuos, incluyendo enfoques etológicos, clínicos y experimentales en laboratorio. A continuación, el método implica la elaboración de hipótesis acerca de las posibles soluciones de un problema que sean verosímiles, basadas en conocimientos previos. Pueden proponerse mediante el proceso de inducción, a partir de hechos observados, o a través del proceso de deducción de otros principios ya establecidos. La fase de formulación de hipótesis implica un salto cualitativo, por lo que deben tener consistencia interna, posibilidad de comprobación, verosimilitud y compatibilidad con otras hipótesis aceptadas. A continuación, la contrastación de hipótesis se realiza mediante la observación, aunque normalmente también es necesario recurrir a la experimentación. Por tanto, el experimento es un método de contrastación de hipótesis que se debe verificar o rechazar. En psicobiología las estrategias experimentales pueden concretarse en intervenciones somáticas en las que el organismo es la variable independiente y se manipula la conducta (variable dependiente a medir), o viceversa. La finalidad del método científico es la formulación de leyes y teorías. Por último, el método científico llega a conclusiones una vez se ha experimentado u observado, permitiendo la elaboración de leyes sobre los resultados.
En la Figura 1 aparece una representación del método científico. Atendiendo a lo explicado previamente, completa el diagrama:
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En investigación se pretende explicar los hechos mediante el método reduccionista y el método de generalización. El primero consiste en explicar la realidad mediante la reducción a sus fenómenos más simples (por ejemplo, el movimiento del brazo se produce por la liberación de acetilcolina en la placa neuromotora que activa el desplazamiento de los filamentos de actina y miosina), disciplinas como la Fisiología, se caracterizan por el uso del método reduccionista. La generalización consiste en explicar un fenómeno a partir de un caso concreto y generalizarlo a casos similares (por ejemplo: la exposición a un estímulo aversivo cuando un individuo toca un perro provocará una fobia), los psicólogos utilizan primordialmente la generalización. La Psicobiología se caracteriza por la utilización de ambos métodos.
CASO PRÁCTICO: Visualiza el vídeo de José Delgado a través del código QR (https://go.uv.es/LEAAb1d) y contesta a las siguientes preguntas:
1. Explica la hipótesis inicial:
2. La conducta objeto del estudio es ____________________, ¿está en el repertorio conductual del animal? _____________________________
3. ¿Se ha evaluado antes y tras la intervención? _____________________
4. ¿Se ha contrastado la hipótesis inicial? ___________________________
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Figura 1. Esquema de método científico (modificado de del Abril, 2016)
5. ¿Se ha realizado una comprobación empírica del lugar en el que se ha implantado el electrodo?
6. ¿La conducta que desaparece podría deberse a una causa distinta a la hipotetizada por el Dr. Delgado? SI / NO. En caso afirmativo, enumera dos explicaciones alternativas para el cambio comportamental.
7. ¿Es un experimento replicable? SI / NO
8. ¿Según tus respuestas a las preguntas anteriores, ¿consideras que se ha seguido el método científico? SI / NO
9. Realiza una propuesta alternativa de diseño experimental para contrastar la hipótesis de José Delgado que siga el método científico.
ACTIVIDAD 1.2. 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 en cuenta esto, completa las siguientes actividades.
1. Indica la/s disciplina/s psicobiológica/s que abordaría las siguientes situaciones experimentales
Tras un accidente cerebrovascular, se mide el grado de afectación del lenguaje
Se administra a un ratón una droga para observar sus efectos sobre la ansiedad
Se manipula el gen ob en ratones para ver la influencia que ejerce sobre la obesidad
Se coloca un electrodo en el núcleo accumbens para ver su rol en la motivación
Se estudia la respuesta pupilar y la frecuencia cardíaca ante distintos estímulos publicitarios
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2. Indica la técnica que sería más adecuada para cada caso:
Se lesiona temporalmente un área del cerebro en un ratón
Se estimula el hipotálamo lateral mediante un electrodo para observar su papel en la ingesta del agua
Se quiere medir el tamaño de un tumor localizado en la corteza prefrontal
Se quiere observar el flujo sanguíneo cerebral
Se quiere observar qué áreas están funcionalmente activas durante una tarea atencional
Se quiere anestesiar un hemisferio cerebral
Se lesiona un área específica del cerebro de un animal, de manera permanente
Se quiere estudiar en humanos el papel de la genética en su comportamiento
Se quiere identificar el estado de las fibras de sustancia blanca en un cerebro humano in vivo
Se quiere estudiar la capacidad de coordinación motora en roedores
ACTIVIDAD 1.3. DISEÑO EXPERIMENTAL EN ANIMALES
La investigación con animales es un tema de debate candente e interesante con opiniones muy valiosas tanto por defensores como detractores, pero también es innegable que sin investigación básica con animales sería muy complicado avanzar en el conocimiento científico en muchas áreas. Sin embargo, la normativa sobre el bienestar animal y la legislación al respecto intenta siempre cumplir una norma que debe ser aplicada siempre en la experimentación animal y que se conoce como “La regla de las 3 ERRES”.
Este principio lo formularon a comienzos de la década de los 60 dos biólogos ingleses, Russel y Burch, en su libro “The Principle of Humane Experimental Technique”. Las tres erres hacen referencia a reemplazar, reducir y refinar.
REEMPLAZAR: las alternativas de reemplazo aluden a métodos que eviten o sustituyan el uso de animales. Esto incluye tanto los reemplazos absolutos (es decir, sustituir animales por modelos informáticos), como los reemplazos relativos (es decir, sustituir vertebrados, por animales con menor percepción del dolor, como algunos invertebrados).
REDUCIR: las alternativas de reducción aluden a cualquier estrategia que tenga como resultado el uso de un menor número de animales para obtener datos suficientes que respondan a la cuestión investigada, o la maximización de la información obtenida por animal, para así limitar o evitar potencialmente el uso posterior de otros animales, sin comprometer el bienestar animal.
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REFINAR: las alternativas de refinamiento aluden a la modificación de la cría de animales o de los procedimientos para minimizar el dolor y la angustia, así como para mejorar el bienestar de los animales utilizados en la ciencia desde su nacimiento hasta su muerte
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, y teniendo en cuenta siempre el principio o la norma de las 3 ERRES, tiene ventajas que deben ser reseñadas y por supuesto, inconvenientes. Enuméralos a continuación:
VENTAJAS:
INCONVENIENTES:
Una investigación con animales debe tener en cuenta varias cuestiones, la primera de ellas es el estricto cumplimiento de la ética en la investigación, y el principio de las 3 ERRES entre otros, 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 el nivel de ansiedad en un grupo de ratones…
¿Qué tipo de modelo animal podríamos utilizar? Justifica tu respuesta:
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CASO PRÁCTICO: En el diseño experimental se utilizan ratones jóvenes y otros de mayor edad y, a ambos grupos se les administra un fármaco nuevo para la ansiedad. A otros dos grupos de ratones, unos jóvenes y otros mayores, se les administra una sustancia sin efecto farmacológico (placebo) En base a este diseño, responde a las siguientes cuestiones.
1. Variables independientes (VI):
2. Variables dependientes (VD):
3. El tipo de diseño realizado:
4. Posibles hipótesis experimentales:
5. Posibles variables confundentes o extrañas:
ACTIVIDAD 1.4. DISEÑO EXPERIMENTAL EN HUMANOS
En la actualidad, desde la Neurociencia se estudia el comportamiento humano en relación con los procesos neurobiológicos subyacentes. Desde la Psicología hay una preferencia clara por este tipo de investigaciones 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 la ciencia ya que las investigaciones en humanos, al igual que en los experimentos en animales, tienen ventajas y desventajas.
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Señala, bajo tu punto de vista, las ventajas que tiene la investigación en humanos y las desventajas o inconvenientes.
VENTAJAS:
INCONVENIENTES:
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.
CASO PRÁCTICO: Investigadores de la Universitat de València están estudiando el impacto de la práctica de mindfulness continuada en la capacidad de concentración y atención en estudiantes universitarios. Han diseñado un estudio con dos grupos: 1) grupo control, compuesto por estudiantes universitarios que no han practicado ni practican de manera habitual mindfulness; y 2) grupo experimental, estudiantes que no habían practicado previamente mindfulness, y a los que se les ha proporcionado sesiones guiadas de mindfulness tres días por semana durante tres meses y pautas para poder seguir con la práctica de manera autónoma. Tanto al inicio del estudio como al final se ha pasado una evaluación neuropsicológica que incluye pruebas y cuestionarios dirigidos a evaluar la
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capacidad de atención y concentración de los estudiantes, así como una prueba para medir su actividad cerebral durante la realización de los tests. En este diseño señala:
1. ¿Qué instrumento o prueba podríamos utilizar para medir la actividad cerebral de los estudiantes? Justifica tu respuesta:
2. Variables independientes (VI):
3. Variables dependientes (VD):
4. Tipo de diseño realizado:
5. Posibles hipótesis experimentales:
6. Posibles variables confundentes o extrañas:
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CÉLULAS DEL SISTEMA NERVIOSO
ACTIVIDAD 2.1. FUNCIONAMIENTO DE LA NEURONA Y TIPOS DE NEURONAS
La neurona es la célula principal del sistema nervioso, tanto central como periférico. Su función principal es recibir, procesar y transmitir información por mediación de señales químicas y eléctricas gracias a la excitabilidad eléctrica que presenta su membrana plasmática (potencial de membrana). Están especializadas en la recepción de estímulos y conducción del impulso nervioso (en forma de potencial de acción) mediante conexiones llamadas sinapsis tanto entre neuronas como con otros tipos celulares como las fibras musculares.
Son células altamente diferenciadas y presentan una serie de características morfológicas típicas que sustentan sus funciones: un cuerpo celular o soma; una o varias prolongaciones cortas que transmiten los impulsos hacia el soma celular, denominadas dendritas; y una prolongación larga, denominada axón que conduce los impulsos desde el soma hacia otra neurona o célula diana.
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Completa la siguiente figura con las distintas partes de la neurona:
Figura 2: Anatomía de la neurona. Modificado de Redolar, D. Psicobiología. (2018). Médica Panamericana
La gran diversidad observada en la morfología del soma, dendritas y axones permite clasificarlas en diferentes tipos, en función del número y disposición de sus prolongaciones, de la longitud del axón, de su función o del neurotransmisor que utilicen.
2. Señala cómo se clasificarían las siguientes neuronas:
ACTIVIDAD 2.2. LA GLÍA Y SUS FUNCIONES
En los últimos años, la comunidad científica se ha interesado por las células gliales o neuroglia ya que se está descubriendo que tienen funciones más amplias de las que se consideraba inicialmente, modulando incluso los procesos cognitivos como la memoria y siendo parcialmente responsables de enfermedades tan importantes como la enfermedad de Alzheimer.
En el Sistema Nervioso Central (SNC) hay tres clases principales de células gliales: oligodendrocitos (oligondendroglía), encargados de colocar la vaina de mielina a las neuronas; la microglía, primera y principal línea de defensa del SNC (sistema inmunitario); y los astrocitos, también conocidos como astroglía, con múltiples funciones de apoyo neuronal como el soporte trófico y metabólico, la supervivencia, diferenciación y guía neuronal, la sinaptogénesis y la regulación de la homeostasis cerebral, descubiertas gracias a la labor de Ramón y Cajal.
En el Sistema Nervioso Periférico (SNP) encuentran dos tipos de células gliales: las células de Schwann, que derivan embrionariamente de la cresta neural y, principalmente se encargan de generar la capa de mielina en los axones de las neuronas, aunque también ayudan a guiar el crecimiento de los axones
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Figura 3: Diferentes tipos de neuronas en base a su morfología.
y en la regeneración de las lesiones; y las células satélite, cuyas funciones son aislar eléctricamente los cuerpos celulares de las neuronas ganglionares y regular el intercambio de nutrientes.
1. Completa la siguiente figura con las diferentes células gliales:
2. Visualiza el vídeo sobre las células de la glía y contesta a las siguientes preguntas:
Vídeo: “Las células secretas del cerebro. ¿Qué es la glía?” La Hiperactina, YouTube (https://go.uv.es/9kUU9p8)
¿Cuál es la función de los astrocitos en la sinapsis?
¿Cómo pueden los astrocitos modificar el impulso nervioso?
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Figura 4. Células gliales. Extraído de Felten, D.L. (2019). Netter. Flashcards de Neurociencia. Elsevier.
¿Cómo se puede incrementar la velocidad de la transmisión del impulso nervioso?
¿Qué funciones pueden verse afectadas en el caso de una alteración de las vainas de mielina?
En caso de detectar infecciones o daños en el tejido, la microglía puede desencadenar dos respuestas de defensa, ¿cuáles son éstas?
3. Para profundizar, completa la siguiente tabla:
Localización
Aspectos funcionales
Astrocitos
Oligodendrocitos
Microglía
Células de Schwann
Células satélite
ACTIVIDAD 2.3. CASOS PRÁCTICOS SOBRE ALTERACIONES NEURONAS/GLÍA
La neuroglia tiene un papel importante en enfermedades que afectan al SNC, entre las que se encuentran la Esclerosis Múltiple (EM), la Esclerosis Lateral Amiotrófica (ELA), el Alzheimer, el Parkinson, la parálisis (temporal o permanente), la enfermedad de Creutfeld-Jacob (encefalopatía espongiforme o “enfermedad de las vacas locas”), el dolor crónico, etc.
Lee con detenimiento el siguiente caso real de la Dra. C, en la página 31 del Manual de la asignatura “Fisiología de la Conducta. Neil R Carlson y Melissa A Birkett, 12ª Edición, 2018”:
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“Una tarde, tras cenar con su esposo en su restaurante favorito, la Dra. C se tambaleó y casi se cayó. De repente se dio cuenta de que había estado ignorando algunos síntomas que debería haber reconocido. Al día siguiente consultó a uno de sus compañeros, quien estuvo de acuerdo con el diagnóstico de sospecha que ella misma había establecido: los síntomas encajaban con los correspondientes a la esclerosis múltiple. Había sufrido problemas intermitentes de visión doble, a veces se sentía inestable de pie, y en ocasiones notaba hormigueos en la mano derecha. Ninguno de estos síntomas era grave, y solo duraban un poco, de modo que los ignoró, o quizás se negó a sí misma que fueran importantes. La Dra. C había sufrido esclerosis múltiple desde hacía más de dos décadas cuando falleció por un ataque al corazón. Unas semanas después de la muerte de la Dra. C., un grupo de estudiantes de Medicina y residentes de neurología se reunió en la sala de autopsias de la facultad de medicina. El Dr. D., neuropatólogo de la facultad, mostró una bandeja de acero inoxidable que contenía un encéfalo y una médula espinal. «Estos eran de la Dra. C, dijo. “Hace unos años donó sus órganos a la facultad de medicina” ... Todos miraron al encéfalo con más atención, sabiendo que había pertenecido a una clínica y profesora apreciada a la que todos conocían por su reputación o en persona. El Dr. O. llevó a los congregados a un grupo de negatoscopios fijados en la pared, que mostraban varias RM. Apuntó a varios puntos blancos que aparecían en una de ellas. “Esta RM muestra claramente varias lesiones de la sustancia blanca, pero han desaparecido en la siguiente, realizada 6 meses después. Y aquí tenemos otra, pero no se mantiene en la siguiente RM. El sistema inmunitario atacó las vainas de mielina de una región concreta, y después las células gliales retiraron los restos. La RM no muestra las lesiones en ese momento, pero los axones ya no son capaces de conducir sus mensajes. Se puso un par de guantes quirúrgicos, tomó el encéfalo de la Dra. C. y lo cortó en varios trozos. Eligió uno de ellos. “Aquí está, ¿lo veis?”. Señaló un punto de descoloración en una banda de sustancia blanca. “Esta es una placa esclerótica, un área que se nota más dura que el tejido circundante. Hay muchas de ellas, localizadas por todo el encéfalo y la médula espinal, razón por la que esta enfermedad se denomina esclerosis múltiple”. El Dr. O. dejó la médula y preguntó: “¿Quién puede decirme la etiología de este trastorno?”. Una de las estudiantes contestó. “Es una enfermedad autoinmune. El sistema inmunitario se sensibiliza a la proteína de la mielina del propio organismo y la ataca periódicamente, causando distintos síntomas neurológicos. Algunos plantean que una enfermedad vírica de la infancia provoca de algún modo que el sistema inmunitario empiece a considerar a la proteína como ajena”. “Correcto”, señaló el Dr. D. “El criterio primario para el diagnóstico de esclerosis múltiple es la presencia de síntomas neurológicos diseminados en tiempo y espacio. Los síntomas no aparecen todos a la vez y solo pueden estar causados por la lesión de varias partes distintas del sistema nervioso, lo que significa que no pueden deberse a un accidente cerebrovascular”. Contesta a las siguientes preguntas:
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1. Define los conceptos “esclerosis”, “placa esclerótica” y “amiotrófica”
