ANÁLISIS DOCUMENTAL DE LOS EFECTOS DEL ESTRÉS EN LOS PROCESOS DE APRENDIZAJE Y MEMORIA, DESDE UNA PERSPECTIVA NEUROCIENTÍFICA Y BIOQUÍMICA
SARA VIVIANA BENAVIDES PINZÓN
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE CIENCIAS Y EDUCACIÓN PROYECTO CURRICULAR DE LICENCIATURA EN QUÍMICA BOGOTÁ - 2016
EFECTOS DEL ESTRÉS EN LOS PROCESOS DE APRENDIZAJE Y MEMORIA, DESDE UNA PERSPECTIVA NEUROCIENTÍFICA Y BIOQUÍMICA
SARA VIVIANA BENAVIDES PINZÓN
DIRECTORA DOCENTE CANDIDATA A PhD. MARÍA LUISA ARAUJO
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE CIENCIAS Y EDUCACIÓN PROYECTO CURRICULAR DE LICENCIATURA EN QUÍMICA BOGOTÁ - 2016
Nota de Aceptación ______
______Directora: Maria Luisa Araujo
______Jurado 1
A Dios que es la fortaleza de mi vida. A mi Daniel que es el motor que me impulsó a ser mejor. A Papá que desde el cielo me siguió animando. A Mamá que siempre creyó en mí.
AGRADECIMIENTOS
A Dios gracias por darme la fuerza necesaria para culminar esta etapa del camino, no fue fácil, pero tu amor me sustentó y me llevó a perseverar. A Mi Daniel, porque eres el motivo por el cual cada día quiero ser mejor, para que el día que crezcas yo pueda ser tu mejor ejemplo, gracias hijo por darme fuerza, motivación y una razón para seguir con este proyecto hasta la meta. Haces más tú por mí de lo que yo lograré hacer por ti. A Papá, porque aunque ya no estes y no puedas verme hoy, creías en mi y en que lo lograría. A Mamá gracias, porque nunca perdiste la fé en mí, aunque tropecé muchas veces me apoyaste, me empujaste y sé que anhelabas en tu corazón este día. A la profesora María Luisa, que vio en mí cosas que ni yo veía, por su paciencia y enorme colaboración y guianza en este proyecto y a lo largo de la carrera. Gracias por ser tan humana, tan cercana brindandome un consejo y aliento cuando lo necesitaba y dejarme aprender no sólo de su gran profesionalismo, sino del gran ser humano que es. Tiene toda mi admiración y respeto. A mis hermanos y Amigas, por cada momento de alegría que le inyectan a mi vida, por su apoyo en cada parte del camino y por que también creyeron en mí.
ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………...... 1 2. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA…………………………………………………….....…3 3. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN…………………………………………………..5 4. HIPÓTESIS…………………………………………………………………………………8 5. OBJETIVOS………………………………………………………………………………..9 5.1. GENERAL……………………………………………………………………………..9 5.2. ESPECÍFICOS……...…………………………………………………………………9 6. REFERENTES CONCEPTUALES ……………………………………………………....10 6.1. Contexto histórico……………………………………………………………….……10 6.2. Neurociencia, cerebro y conducta……………………………………………………27 7. METODOLOGÍA………………………………………………………………………....42 7.1. Método cualitativo……………………………………………………………………42 7.2. Técnica de investigación ……………………………………………………………..42 7.3. Unidad de análisis…………………………………………………………………….43 7.4. Análisis de categorías ………………………………………………………………..44 7.4.1 Categorías………………………………………………………………………44 7.5. Diseño de instrumentos……………………………………………………………….46 7.5.1 Cuestionario…………………………………………………………………….46 7.6. Tratamiento de Datos………………………………………………………………....46 8. NEUROCIENCIA…………………………………………………………………………47 8.1. Estructura y función del cerebro……………………………………………………..47 8.1.1. Lóbulos de los Hemisferios Cerebrales……………………………………….51 8.2. Tecnologías encargadas del conocimiento de la estructura y función del cerebro…..55 8.2.1. Imagen por Resonancia Magnética……………………………………………55 8.2.2. Resonancia Magnética Funcional (fMRI)……………………………………..55 8.2.3. Imagen por Resonancia Magnética de Difusión (DTI)………………………..56 8.2.4. Escáneres Electroencefalográficos…………………………………………….57 8.2.5. Escáneres PET (tomografías por emisión de positrones)……………………..58 8.2.6. Magnetismo en el cerebro…………………………………………………….59 8.2.7. Escáner electromagnético trans- craneal. (TES)………………………………59 8.2.8. Estimulación Cerebral Profunda (DBS)……………………………………….60 8.2.9. Optogenética.………………………………………………………………….60 8.2.10. El Cerebro Transparente: Clarity…………………………………………...…61 8.2.11. Otros estudios…………………………………………………………………62 8.3. Estructuras cerebrales encargadas proceso de aprendizaje y la memoria………...…63 8.4. Función fundamental de la neurona………………………………………………...... 67 8.5. Comunicación entre neuronas: Sinápsis……………………………………………...69 8.6. Sinapsis eléctrica y química…………………………………………………………..71 8.7. Modificación de la sinapsis durante la consolidación del aprendizaje……………….73 8.8. Producción de la PLP: Aprendizaje…………………………………………………..77 8.8.1. El mantenimiento y la expresión de la PLP: Almacenamiento y recuerdo……77 8.8.2. Mecanismo Molecular de la PLP…………………………………………...... 78 8.9. Bases neuronales encargadas de la asociación del estrés…………………………...80 8.10. Formas de percepción…………………………………………………………80 8.11. Neurotransmisores y Conducta………………………………………………..84 8.11.1. La Acetilcolina………………………………………………………………...89 8.11.2. Aminas biogénicas…………………………………………………………….91 8.11.3. Aminoácidos transmisores…………………………………………………….96 8.11.4. ATP Y Adenosina…………………………………………………………….99 8.12. Toma de decisiones y juicios de valor……………………………………...101 8.13. Atención y procesos atencionales…………………………………………...107 8.14. Proceso de solución de problemas…………………………………………...120
9. APRENDIZAJE Y MEMORIA………………………………………………………….123 9.1. Memoria ímplicita………………………………………………………………….126 9.1.1. Memoria y Aprendizaje Implícito…………………………………………...126 9.1.2. Generación de Hábitos en un individuo……………………………………...127 9.1.2.1 Teorías del proceso dual de la habituación y la sensibilización……..…131 9.1.2.2 Características de la habituación y la sensibilización…………………..131 9.1.3. Aprendizaje perceptivo………………………………………………………133 9.1.4. Condicionamiento clásico……………………………………………………135 9.1.5. Condicionamiento instrumental. ……………………………………………139 9.1.5.1 Procedimientos de condicionamiento instrumental………………....….143 9.1.6. Aprendizaje Motor……………………………..…………………………….147 9.2. Memria Explícita…………………………………………………………………...149 9.2.1. Memoria y Aprendizaje Explícito……………………………………………149 9.2.2. Memoria semántica…………………………………………………………..153 9.2.3. Memoria Episódica…………………………………………………………..156 9.2.4. Memoria de Trabajo………………………………………………………….157 9.2.5. Consolidación de la Memoria de corto a largo plazo……………………….159 10. ESTRÉS………………………………………………………………………………….165 10.1 Definición.………………………………………………………………………..165 10.2 Representantes principales del desarrollo del concepto estrés………………...168 10.3 Homeostásis y Alostasis………………………………………………………….171 10.4 Estresores…………………………………………………………………………172 10.5 Fases del Estrés…………………………………………………………………...175 10.6 Hormonas del Estrés……………………………………………………………...176 10.7 Respuesta al Estrés………………………………………………………………..178 10.8 Estrés y Salud……………………………………………………………………..186 10. 9 Estrés y Memoria………………………………………………….……………..190 10.9.1 Hipocampo…………………………………………………………………..191 10.9.2 Amígdala…………………………………………………………………….196 10.9.3 Corteza Prefrontal…………………………………………………………...203 11. CONCLUSIONES……………………………………………………………………….206 12. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS…………………………………………………...210 13. ANEXOS.
RESUMEN
En la actualidad el mundo avanza con ímpetu, exigiéndole a las personas cambiar a la misma velocidad, responder a las demandas sociales, profesionales y académicas continuamente; es entendido entonces que toda la acumulación de responsabilidades y eventos cambiantes generan en las personas cuadros de estrés. Este, es entendido desde varias perspectivas, como una situación donde el ser humano se siente incapaz de responder a las eventualidades que se le presentan debido a que no cuenta con lo necesario para hacerlo. El estrés también es considerado como una respuesta biológica adaptativa de los seres humanos ante estímulos que puedan alterar la homeostasis del organismo. A través del presente análisis documental, se determinó como el estrés puede generar interferencia con las actividades de aprendizaje y memoria. Presentando estos procesos una función de U invertida, es decir, bajos o excesivos niveles de estrés afectan considerablemente los procesos de consolidación y recuperación de la memoria. Sin embargo, niveles moderados, los facilitan y optimizan. Se determinó además, que las bases neurológicas del aprendizaje y la memoria, junto con otras habilidades cognitivas como la atención, la percepción, la toma de decisiones etc., se ven drásticamente interferidos por acción de los glucocorticoides circulantes, liberados como una respuesta del estrés. Finalmente se determinó que la exposición continúa agentes estresantes, pueden generar daños progresivos en las áreas de asociación del aprendizaje y la memoria.
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1. INTRODUCCIÓN.
El ser humano es un organismo complejo que fundamenta su estado de equilibrio en una correcta sincronización y conexión funcional de los diferentes sistemas; de manera que tenga la capacidad de interactuar con un entorno en constante cambio. Uno de los principales métodos internos de comunicación que se presenta entre sistemas, órganos, tejidos y células, se realiza a través de mensajeros químicos que actúan como señalizadores y coordinadores de las necesidades y las posteriores respuestas, con el único fin, de mantener la homeostasis del organismo. Pero, el mundo contemporáneo exige niveles de rendimiento mental y físico superiores, generando un sentimiento generalizado de estrés constante; Investigadores pioneros en el estrés, consideran que independientemente de su condición física o espiritual, ningún ser humano puede vivir sin experimentar algún grado de estrés.
En la actualidad, la palabra estrés es ampliamente usada con diversos significados según las distintas áreas, y sus efectos son igual de diversos; El estrés como se intentará abarcar, se puede apreciar desde distintos puntos de vista, fisiológicos, biológicos, psicológicos, bioquímicos etc., para poderlo comprender en su extensión, es importante adoptarlo desde las distintas perspectivas, definirlo y demarcar como el estrés, denominado en la actualidad la “enfermedad del siglo XXI”, tiene implicaciones e impactos en los organismos humanos.
En el presente trabajo, además de explicar e intentar definir el estrés como un proceso o mecanismo biológico de supervivencia, que en altas concentraciones se puede considerar patológico, molesto y hasta interferir en los procesos normales del organismo; se quiere explicar las bases moleculares, neuronales y bioquímicas del funcionamiento del estrés en los individuos, la manera en que se generan respuestas y sus posibles impactos, de manera más específica, las implicaciones del estrés en los procesos de aprendizaje y memoria. Se hace necesario entonces, involucrar y realizar explicaciones neuroanatómicas y fisiológicas de todas las estructuras relacionadas, con el fin de lograr exponer más claramente la investigación.
El cerebro, como es sabido, no solamente gobierna el cuerpo humano, sino que además está encargado de interpretar, analizar y dar un significado a su entorno, en este orden de ideas, la respuesta cerebral ante las situaciones de estrés debe ser expuesta explícitamente junto con los mecanismos que abarca. Según intensos estudios que se expondrán a lo largo de le investigación, la respuesta cerebral ante el estrés, es muy compleja y lleva consigo la actividad de áreas de alto impacto del Sistema Nervioso Central, como el hipotálamo (centro de control neuroendocrino), la amígdala (área relacionada con el procesamiento emocional de 2 estímulos aversivos), el hipocampo (clave en el establecimiento de la memoria), el locus coeruleus (región involucrada en respuestas emocionales) y los neurotransmisores1.
Esta respuesta fisiológica y conductual depende de diversos factores tales como el tipo de estresor, la duración e intensidad, y por lo tanto también se hace necesaria la profundización documentada de las estructuras que dan la señanada respuesta, además de las sustancias químicas involucradas en el proceso, con el fin de explicar la forma en que el estrés y su mecanismo neuronal afectan los procesos de memoria y aprendizaje.
En cuanto a memoria y aprendizaje, también se hace necesario realizar el análisis documental de cómo ha sido entendido el aprendizaje hasta la actualidad, donde es considerado para algunos autores cómo la adquisición de una nueva información, evento o estímulo, durante los cuales los patrones de actividad neuronal realizan “cambios” en las conexiones sinápticas en zonas específicas del cerebro; proceso también conocido y relacionado como plasticidad sináptica, el cual es dependiente de la actividad (Bravo y Gortari, 2007), proceso estrechamente ligado a la consolidación de la memoria y como consecuencia a la conducta y percepción del entorno. Dichos procesos, caben en múltiples contextos, pero no en uno más preciso y exacto que el aula.
El aprendizaje y la memoria, poseen importantes clasificaciones bajo la luz de diferentes autores, además correlacionan otros procesos cognitivos que son necesarios para su proceso de consolidación como lo son: la atención, la percepción, la conducta, etc.; los cuales también serán expuestos, desde el análisis documental, recopilando las teorías desarrolladas para su explicación y aceptación por la comunidad científica.
Todo esto, con el único fin, de realizar una visión panorámica de los procesos neuronales implícitos tanto en el estrés, como en el aprendizaje y la memoria, para finalmente, lograr bajo la luz de todas estas bases de la fisiología, neuroanatomía, psicología, pero principalmente la bioquímica y la neurociencia, estructurar claramente desde lo teórico, histórico y las concepciones científicas, cómo el estrés incide en el proceso de aprendizaje y la memoria y las implicaciones que esto conlleva.
Parecerá en un comienzo, que se presenta una cascada de conocimientos correlacionados que suceden unos a otros, pero como se mencionó antes, el fin es realizar un amplio contexto que permita finalmente unir la información y dar solución al problema de investigación planteado, el cual se ubica en un marco de desarrollo contemporáneo, lo que finalmente validará el estudio, además de la aplicación de éste a las diversas áreas humanas, en especial, o en contexto con el aula en la que los docentes de licenciatura en química se ven inmersos.
1 McEwen B.S, (2007). Physiology and Neurobiology of Stress and Adaptation: Central Role of the Brain. 3
2. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA
Los individuos pueden reaccionar de maneras muy diversas frente a situaciones similares y adversas a lo largo de la vida, en ocasiones algunos son altamente impactados y se muestran vulnerables, mientras que otros muestran un leve impacto con la capacidad de recuperarse rápidamente, es decir, más resistencia. Lo que ha conllevado a la comunidad científica a desarrollar intensas investigaciones sobre los factores que regulan la forma en que los organismos reaccionan a los sucesos aversivos, también denominados "factores de estrés". Bajo un punto de vista de producción del estrés, dicha actividad es incluso inmaterial, aun si el agente o situación al que se ve expuesto es agradable o desagradable; benéfico o nocivo; Lo único realmente importante, es la intensidad que demanda el reajuste o la adaptación, para lograr conservar el equilibrio del organismo. Desde la neurociencia, se logra afirmar, que el estrés está relacionado directamente con localizaciones cerebrales importantes, que posteriormente, tras la traducción y procesamiento de la información, conllevan a una respuesta biológica o motora, según corresponda. La respuesta de un organismo amenazante desencadena una serie de reacciones que lo preparan para la huida, miedo o enfrentamiento, que se acompañan de un complejo patrón de secreciones hormonales que inician en el hipotálamo, siguen a la glándula pituitaria y llegan a la glándula adrenal que secreta cortisol al torrente sanguíneo; según el caso de estrés que altere el equilibrio del organismo (Bravo y Gortari, 2007). Lo anterior, siendo tan generalizado e ineludible para ningún ser humano, hace necesario buscar comprender profundamente la naturaleza del estrés y los diferentes mecanismos neuronales y bioquímicos que abarca, partiendo desde la definición del concepto, la cual es extensa y variada según las distintas disciplinas desde la que es interpretada, y determinando finalmente, su impacto en los procesos cognitivos del aprendizaje y la memoria de manera específica. Lo anterior, bajo la mirada de un análisis documental, creando y aplicando los instrumentos necesarios para recopilar la información teórica sustento de los conceptos y procesos relacionados a los pilares de estrés, aprendizaje y memoria, los cuales involucran un orden interdisciplinar, con el fin de ser analizados e interpretados más extensa y profundamente. Finalmente, cabe mencionar que gracias a que el estrés presenta vías neuronales complejas, que conllevan la alteración de todo el organismo y de los procesos normales, es de esperar que también se vean involucrados la memoria y el aprendizaje; dichos procesos cognitivos son fundamentales en la vida cotidiana y aún más, en los procesos cerebrales importantes. Los sistemas de memoria y aprendizaje están ligados uno al otro, y se encuentran intervenidos por un factor cotidiano e inevitable como lo es el estrés. Por tanto, es importante 4 plantearse un interrogante y abarcarlo desde el marco del análisis documental, cuya característica fundamental es el desarrollo de una investigación cualitativa; dicho cuestionamiento según lo planteado, es: ¿Cuáles son los efectos del estrés en los procesos de aprendizaje y las habilidades cognitivas, bajo la perspectiva de la neurociencia y la bioquímica?
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3. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN.
En la actualidad, existen centros de investigación enfocados en el estudio del estrés en el organismo y sus efectos en procesos cognitivos como el aprendizaje, la memoria, la atención etc. Uno de estos, es el Centro de Estudios Sobre el Estrés Humano o Centre For Studies on Human Stress (CSHS), ubicado en Canadá, en el Institut Universitire en Santé Mentale de Monteréal, donde se encuentran interesados en mejorar la salud física y mental de las personas, mediante la difusión de la información científica sobre los efectos del estrés en la salud del cerebro y el cuerpo. Además de ser centro de referencia para las investigaciones e intervenciones que realizan los científicos, educadores y médicos para reducir el estrés en los niños y las familias.2
La fundadora de este instituto es la PhD Sonia Lupien, cuyos intereses de investigación están centrados en los efectos del estrés sobre la vida humana. A lo largo de su carrera investigativa, ha demostrado que los altos niveles de hormonas de estrés en los adultos mayores están vinculados con el deterioro de la memoria y en menor proporción pero también implicado, el volumen del hipocampo, el cual es una estructura involucrada en los procesos de aprendizaje y memoria; en otras investigaciones, ha determinado como los niños de niveles socioeconómicos bajos presentan mayores niveles de hormonas del estrés en comparación con los niños de un alto nivel socioeconómico. Por otra parte, está el Centro de Estudios sobre el Estrés Traumático o The Centre for Traumatic Stress Studies (CTSS), creado desde el año 2009, buscando mejorar la calidad de vida de las personas que lo padecen; CTSS trata la salud, desastres neuro-biológicos y estudios neuro-cognitivos, así como la salud mental en el trabajo. No sólo son un centro de investigación básica, sino que ofrecen servicios de consultoría, desarrollo profesional y capacitación, supervisión y evaluación de la educación superior y servicios de referencia3 para la comunidad científica. Según lo anterior, el estudio del estrés y sus efectos en los organismos humanos, son en la actualidad un fuerte campo de investigación científica, que se enfoca en no sólo realizar investigación, sino implementar nuevas estrategias que mejoren la calidad de vida de los seres humanos, difundir la información etc.; dentro del marco de investigaciones se han realizado artículos, tesis doctorales, libros etc., que permiten referenciar la presente investigación en un marco de investigación cualitativa, que permita revisar las bases teóricas en torno al problema planteado. Dentro de la titánica cantidad de información científica que se publica constantemente, se pretende mencionar algunos de los trabajos que han hecho referencia en la última década, al estrés y sus efectos en los distintos procesos. Cabe mencionar, que el marco bibliográfico será
2 Disponible en la web: http://www.humanstress.ca/
3 Disponible en línea: https://health.adelaide.edu.au/population-health/ctss/ 6 ampliado según el curso de la investigación. Artículos: El estrés y sus efectos en el metabolismo y el aprendizaje, por Joseph-Bravo P, Gortari P, (2007); Autoeficacia y estrés en maestros peruanos: tres estudios fácticos, por Férnandez, (2008), de la Universidad de San Marín de Porres en Lima, Perú; Estrés, Memoria y Aprendizaje, por el Doctor Medina J,(2011) de la Universidad de Buenos Aires; Estrés y Memoria, por Escobar A., Gómez B., (2006), en el Departamento de Biología Celular y Fisiología, Instituto de Investigaciones Biomédicas, UNAM. Libros como: El Cerebro Estresado, de Redolar D, (2011), Tesis Doctorales como: Efectos del Estrés Percibido y las Estrategias de Aprendizaje Cognitivas en el Rendimiento Académico de Estudiantes Universitarios Noveles de Ciencias de la Salud, Por García A, de la Universidad De Málaga.
Los mencionados proyectos investigativos, han tenido como principal premisa que el estrés es un problema, que con el tiempo se ha transformado en una molestia y un quebranto para la salud pública, debido a que su presencia en un individuo altera los procesos fisiológicos y los estándares conductuales normales del mismo, como se expondrá a lo largo de la investigación; la aplicación de este conocimiento será de gran utilidad si se logran difundir de manera sistemática la información, de manera que pueda ser aprovechada por los profesionales implicados en los procesos afectados, como los educadores; con el fin de mejorar la calidad de vida de las personas, por ejemplo, esta información puede ser aplicada para preservar los mecanismos de memoria en situación de alto interés personal prioritario, como un examen académico, una entrevista laboral, una exposición o ponencia, etc.; Las investigaciones realizadas hasta la fecha, sustentan que el estrés tiene consecuencias negativas en los seres humanos sin importar la edad. Hans Selye, uno de los pioneros en el estudio del estrés y el sistema de reacciones del organismo hacia este, sostenía que nadie puede vivir sin experimentar algún grado de estrés en un momento determinado de su vida (Selye, 1956). El cual, al igual que el éxito, el fracaso o la felicidad, representa diferentes elementos para cada individuo. Aunque, en la actualidad este término hace parte del vocabulario cotidiano, gran cantidad de personas ignoran su verdadero significado y aún más sus efectos en el organismo. Según las investigaciones citadas entre muchas otras, ante la diversidad de dificultades o situaciones a las que se pueda ver enfrentada una persona, el individuo reacciona según un estereotipo; es decir, mediante una respuesta biológica que permita hacer frente a una situación específica.
Esta es la lucha por mantener la homeostasis del organismo. Se puede decir entonces, que la multiforme caracterización del estrés es lo que hace que su definición se vuelva un tema complejo. Por lo tanto, para abarcarlo es necesario realizar un seguimiento a través de su evolución histórica, y sus efectos en los procesos cognitivos, de aprendizaje y memoria, dado que se encuentran estrechamente relacionados, debido a que las localizaciones cerebrales que dan respuesta a la atención y la ansiedad también están implicadas en el proceso de aprendizaje y por lo tanto, en el de la memoria. Por definición, no hay aprendizaje sin 7 memoria, ni memoria sin aprendizaje, aunque este último sea de naturaleza elemental (Bernal, 2005). Finalmente, se determina que el presente estudio tiene como objetivo principal, realizar un análisis documental sobre la incidencia biológica y neurocientífica del estrés en los procesos cognoscitivos de aprendizaje y memoria, diseñando diferentes instrumentos de investigación que den cuenta del desarrollo histórico de los conceptos relacionados junto con todos los procesos bioquímicos y neurocientíficos allí implícitos.
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4. HIPOTÉSIS.
4.1 Los procesos de aprendizaje y memoria se ven afectados directamente por proceso de asimilación y respuesta al estrés, sea este como estímulo o como respuesta.
4.2 Una exposición severa a los estresores identificados, impiden la adecuada consolidación de la memoria, deformando el desarrollo cognitivo y el aprendizaje.
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5. OBJETVOS: 5.1 OBJETIVO GENERAL: Realizar un análisis documental sobre los efectos del estrés en los procesos de aprendizaje y memoria desde la bioquímica y la neurociencia.
5.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
● Realizar una visión panorámica de los procesos implícitos en el estrés, el aprendizaje y la memoria, desde las bases teóricas y las concepciones científicas más aceptadas en la actualidad, de la bioquímica y la neurociencia principalmente.
● Describir las huellas del proceso de aprendizaje y consolidación de la memoria, hasta su estado de desarrollo más contemporáneo, a partir de artículos indexados de revistas científicas, libros y documentales.
● Explicar las interacciones determinadas por las investigaciones desde sus primeros paradigmas hasta el estado más desarrollado del proceso de aprendizaje y memoria y su alteración durante la experiencia de recepción, asimilación y respuesta al estrés, a partir de los documentos de soporte teórico seleccionados.
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6. REFERENTES CONCEPTUALES
En la actualidad, es innegable que el estrés hace parte del léxico colectivo; es más, de la vida en general. Gran cantidad de investigaciones han constatado que situaciones adversas y escenas no esperadas a las cuales las personas se pueden ver expuestas, obligan al organismo a reaccionar biológicamente para lograr sortear con éxito dichas circunstancias. La supervivencia depende, en su mayoría, del avance, la retirada y el mantener el equilibrio: una coordinación perfecta entre estos tres tipos de reacción permitirán enfrentar exitosamente las variadas situaciones, los principales organismos de coordinación del cuerpo son el sistema nervioso y el hormonal, los cuales durante los últimos años del siglo XXI han tomado gran importancia como objeto de estudio. La lucha por mantener el equilibrio en el organismo caracterizan la respuesta biológica ante el estrés y este, según recientes estudios, guarda una estrecha relación con el proceso de aprendizaje, entre otros procesos. Los procesos de aprendizaje y consolidación de la memoria, pueden ser abordados desde diferentes perspectivas, sin embargo, en el presente análisis se realizará desde la neurociencia como una ciencia que permite asociar los fundamentos teóricos de la producción de factores, ya sea estos específicos o inespecíficos, dependiendo del contexto; y desde la bioquímica, como una ciencia que permite describir los procesos cerebrales relacionados y su naturaleza. Pero, cabe decir que aunque las ciencias mencionadas son las principales vertientes, en menor medida se abordarán de manera necesaria la neuroanatomía, la fisiología y la psicología.
6.1. Contexto histórico En la actualidad, la masa encefálica tiene un volumen aproximado de 1.220 a 1.500 cc y su ancestro, el Homo erectus, del cual se tiene evidencia de existencia, de aproximadamente un millón y medio de años, tenía entre 850 y 1100 cc de masa encefálica: Dos millones y medio de años atrás, el cerebro del Homo Habilis, ocupaba solamente entre 520 y 750 cc; lo cual demuestra el proceso evolutivo iniciado hace unos seis millones de años, período que es considerado para algunos científicos como corto en términos evolutivos para dar lugar al surgimiento de las capacidades intelectuales y cognitivas actuales del Homo Sapiens. Para Michael Tomasello (citado por Roger, 2000) no ha habido tiempo suficiente para hablar de un proceso normal de evolución biológica, lo que implicaría mutaciones genéticas, por el contrario, propone que en los humanos evolucionó biológicamente una nueva manera intencional de identificarse y de entenderse con miembros de la misma especie, proceso enteramente cultural, con velocidades que ningún otro organismo puede igualar (Roger, 2000). En la historia antigua, hay muy pocos registros del cerebro y su desarrollo, uno de los pocos, pero más importantes, estuvo a cargo de James Henry Breasted (1865-1935), quien fue un importante egiptólogo, a quien los herederos Smith autorizaron para que estudiará el contenido del Papiro Quirúrgico Edwin Smith, llamado así en honor a su descubridor; este papiro es el documento escrito en el que aparece nombrado por primera vez el órgano del cerebro, 11 representado por los caracteres mostrados en la Figura N°1. Este papiro corresponde aproximadamente al año 1.700 a.c., y al parecer los antiguos egipcios no le otorgaban ninguna importancia al cerebro, es más, cuando preparaban las momias, extraían su cerebro por la nariz y lo desechaban, mientras que conservaban otros órganos internos que debían acompañar al ser en la otra vida (Redolar, 2013).
Figura 1: Papiro Quirúrgico Edwin Smith. Recuperado: http:// https://www.google.com.co/search?q=Papiro+Quir. 25-04-2015.
En la Antigua Grecia Aristóteles (384-322) A.C., creía que un órgano tan inmóvil recubierto de grasa, sin irrigaciones sanguíneas importantes sino era completamente inútil, por lo menos lo era en gran parte. Para el filósofo y naturalista Greco, el cerebro era no más que un fluido viscoso que se escapaba hacia las fosas nasales en forma de moco y su única función era filtrar la sangre. Para él, las funciones mentales residían en el corazón, ya que este por el contrario del cerebro, estaba caliente, se movía y si se detenía la vida terminaba, era el centro de las funciones vitales, incluida la mente y la conciencia. Y aunque en la actualidad, parezca absurdo este postulado, fue apoyado hasta bien entrado el siglo XVII, etimológicamente aún se conservan palabras como cordura, recordar, etc., cuya raíz latina es cor que significa corazón (Redolar, 2013). Otro de los autores clásicos, Hipócrates (460-377 a.c.), conocido como el padre de la medicina, ya había establecido años atrás, una teoría sobre sus observaciones del cerebro, sus palabras son conocidas debido a que fue el primero en otorgarle a este el origen de las funciones mentales: “Los Hombres deberían saber que él cerebro y nada más que del cerebro vienen las alegrías, el placer, la risa, el ocio, las penas, el dolor, el abatimiento y las lamentaciones” (Redolar, 2013). 12
Un investigador con gran protagonismo, es Galeno (aprox. 130-200 d.C.), nacido en Pérgamo bajo el Imperio Romano, siglos más tarde, estudiaba cerebros de gran cantidad de vertebrados y desarrolló técnicas importantes de disección de cerebros, especialmente los de un buey. Galeno resaltaba en su labor, como los nervios sensitivos podían ser diferenciados de los motores por su rigidez y extendió la creencia de que los nervios eran huecos y a través de ellos viajaban los “espíritus animales”, la cual perduró por toda la Edad Media, puesto que este período supuso un completo abandono de la investigación y se basó en la aplicación y reproducción de las enseñanzas de los autores clásicos. Galeno tuvo una gran influencia, al punto de extenderse a Europa y ser estudiado y acogido a través de sus innumerables escritos, por aproximadamente 1.000 años (Redolar, 2013).
En la Edad Media, la explicación sobre la mente y los nervios se basaba en la teoría ventricular, la cual para el Siglo IV, Nemesius, médico y Obispo de Emesa, en Siria, altamente influyente la época, resumió lo esencial de dicha teoría así: “Los sentidos tienen sus fuentes y raíces en los ventrículos frontales del cerebro, los de la facultad del intelecto están en la parte media del cerebro, y los de la facultad de la memoria están en la parte trasera del cerebro”. Gracias a los cambios socio-culturales que dieron fin a esta época, y el surgimiento del Renacimiento y la Edad Moderna, se retomaron las investigaciones y se dio un nuevo aire a estas, ya no basadas exclusivamente en los autores clásicos, sino en una acelerada búsqueda del conocimiento (Gonzalez, 2010). Leonardo Da Vinci (1452-1519), caracterizado por su ingenio y por sus grandes habilidades, inyectó cera líquida en las cavidades cerebrales, al enfriarse la cera, logró observar un molde tridimensional del sistema ventricular del cerebro, a través de lo cual comprobó que no existía el gran ventrículo frontal propuesto por la teoría ventricular. Por diferentes motivos, sus dibujos no fueron publicados, de manera que estos descubrimientos no contribuyeron de manera significativa a la época. Otro de los más resaltados personajes, es el italiano Andreas Vesalius (1514-1564), quien en su obra “De Humani corporis fabrica” que traduce: De la Estructura del cuerpo humano, publicada en 1543, compiló los resultados de múltiples disecciones humanas y más de 200 errores comprobados, de las observaciones de Galeno, ante lo que él mismo se notaba sorprendido. La respuesta de estos errores, la tuvo un día en la Universidad de Bolonia, cuando armó un esqueleto humano y en paralelo el de un simio, y como un destello proveniente del cielo, exclamó: “¿Cómo no se me había ocurrido antes? ¡Galeno jamás había diseccionado un cuerpo humano!; La obra escrita por Vesalius contaba con 663 páginas, en el capítulo cuarto habla sobre el sistema nervioso y en el VII sobre el cerebro (Gonzalez, 2010). Esta revolución anatomista, cambió de manera radical la forma de concebir la ciencia, es decir, se abrió campo nuevamente a pensar que nada debía ser tomado como perfecto y culminado, lo cual generó gran interés en los nuevos conocimientos, se suman a estos descubrimientos propios de la época, que finalmente alejan la idea de que las enseñanzas clásicas eran inamovibles y perfectas, de manera que la creencia de los “espíritus animales”, 13 iba perdiendo fuerza, pero contó con un último abanderado, René Descartes (1596-1650), quien, lejos de realizar disecciones, estudió y explicó esta creencia de una manera reformada, bajo todos los adelantos científicos y tecnológicos de la época; Descartes era un filósofo, cuyo objetivo era plantear cuestionamientos importantes en cuanto a la relación mente y cuerpo. Para dicho replanteamiento, se basó en los modelos mecánicos, y planteó entonces que los animales y los seres humanos eran maquinarias, estos últimos con la diferencia fundamental de tener alma (Gonzalez, 2010). Para el filósofo, los espíritus animales tenían su origen en la glándula pineal, conocida desde la antigüedad, y ubicada para él en el interior de un ventrículo. Los espíritus animales fabricados en dicha glándula a partir de la sangre, se acumulan en el ventrículo y luego ejecutan los movimientos a partir de una acción hidráulica, cuando los espíritus animales se terminaban de manera que el cerebro estaba vacío, sobrevenía el sueño. Otra de sus descripciones importantes es la discriminación de una conducta voluntaria y una involuntaria, siendo entonces el primero en detallar el reflejo nervioso, claro, sin designarle este término (Redolar, 2013). Otro de los paradigmas que establece Descartes en la concepción del ser, es: El Dualismo Cartesiano, donde hacía referencia a que la materia y el espíritu conformaban el ser humano y eran dependientes una de la otra. Creencia desarraigada en la actualidad, donde se establece que la mente está en función del cerebro, cuando este se enferma o muere, se ve implicado el deterioro de la personalidad y la función mental hasta que toda actividad conductual desaparece con la muerte y descomposición del cerebro (Redolar, 2013). Todo esto, desencadenó de manera inevitable la caída definitiva de los espíritus animales, ya que los naturalistas notaron que estas ideas eran contradictorias a la experimentación, los nervios no eran huecos, ni los músculos se hinchaban por acumulación de espíritus animales. Para el siglo XVII, antes de la invención del microscopio compuesto, se consideraba entonces, que el tejido nervioso funcionaba como una glándula, idea que se remonta al médico griego Galeno, que propuso que los nervios transportan hacia la periferia del cuerpo un líquido segregado por el encéfalo y la médula espinal (Kandel, Schwartz & Jessell, 2001). Para este siglo, el biólogo holandés Jan Swammerdam (1637-1680), llevó a cabo experimentos con ranas, a las cuales diseccionó hasta sus componentes nerviosos y musculares. Entonces logró mover el músculo de las ancas, a través de la estimulación del nervio ciático. Estos experimentos abrieron una nueva ventana de investigación a la neurociencia y aunque la tecnología de la época limito su trabajo, sus estudios marcaron una pauta en el estudio de la conducta. Para el siglo XVIII, se popularizó el uso de la electricidad estática, donde las personas se sometían a potentes descargas eléctricas y luego causaba un chispazo en los objetos que tocaban; los filósofos comenzaron a pensar entonces que la electricidad estaba relacionada con los nervios y el movimiento; pero no fue sino hasta finales de los años 1.700 que Luigi Galvani (1737-1798), profesor de anatomía de la universidad de Bolonia, empleando decenas 14 de ranas, electricidad y múltiples ensayos, corroboraría la idea de que existía una electricidad propia de los animales generada seguramente, por el cerebro que impulsaba los nervios y movía los músculos. Demostró entonces, que el fluido eléctrico procedía del interior del animal y que viajaba a través de los nervios y accionaba los músculos (Redolar, 2013). En conclusión, la llegada del Renacimiento europeo y el inicio de la Edad Media Moderna, impulsó la investigación fisiológica del Sistema Nervioso, la observación de la naturaleza y el incremento de las disecciones, todo esto, conllevaría finalmente a generar grandes cambios que cuestionarían profundamente las creencias impuestas y aceptadas durante tantos siglos. El médico y físico italiano Luigi Galvani descubrió que las células nerviosas y musculares excitables vivas producen electricidad, ligado a esto, la moderna electrofisiología, nacería posteriormente del trabajo realizado en el siglo XIX, por tres fisiólogos alemanes- Emil DuBois-Reymond, Johannes Muller, y Hermann von Helmholtz, que lograron demostrar que la actividad eléctrica de una neurona afecta la actividad de una célula vecina de manera predecible (Pribram & Ramírez, 1995). Para el Siglo XIX, se comienza a generar interés por comprender la importancia de la corteza cerebral, que siglos atrás era considerada como un simple recubrimiento. A tal punto que es denominado el siglo de la corteza. Existen para esta época, dos ejes de discusión: los localizacioncitas, enfáticos en que cada una de las funciones del cerebro estaba localizadas en un lugar concreto del mismo y por otro lado, los holistas, quienes ven a la corteza como un todo, es decir, para los cuales no existe diferenciación entre regiones o partes del cerebro (Redolar, 2013). Este siglo, estuvo denotado por el surgimiento de un movimiento denominado frenología, fundado por Franz Joseph Gall (1758-1828), un médico y neuroanatomista alemán, quien hizo los primeros esfuerzos por relacionar los conceptos biológicos y psicológicos entorno a la conducta; etimológicamente hablando la frenología procede del griego “phremos” <
Gall muere de ictus en 1828 y su cráneo pasó a formar parte de la gran colección de 300 cráneos que él conservaba (Redolar, 2013). Finalmente, debe decirse que Gall carecía de método científico, alejado de la rigurosidad y arraigado a observaciones casuales que él tomaba como verdades y bajo estas fundamentaba sus teorías. De lo que se puede rescatar de la frenología de Gall, fueron tres ideas novedosas: primero afirmó que toda conducta emanaba del cerebro, segundo, determinó que ciertas regiones de la corteza cerebral controlaban funciones específicas y en tercer lugar proponía, que el centro de cada función mental crecía con su uso de manera muy similar al aumento de volumen de un músculo con el ejercicio (Pribram & Ramírez, 1995). Para finales de 1820 y 1830 las ideas de Gall, fueron sometidas a un análisis experimental por el fisiólogo francés Pierre Flourens (1794-1867), donde concluyó que las regiones cerebrales específicas no eran responsables de conductas determinadas, sino que las regiones del encéfalo participaban cada una, en las operaciones mentales. (Pribram, Ramírez, 1995). En 1823 Flourens escribió: “todas las percepciones, todas las voliciones, ocupan el mismo lugar en estos órganos cerebrales, la facultad de percibir, o de imaginar, o el querer, solamente constituyen una facultad que es esencialmente una.” (Citado por Ferrus, Mora, & Rubia, 1998). Creencia que más tarde, sería llamada concepción del campo global, la cual fue rápidamente aceptada. Aun, cuando representaba una reacción cultural frente a que la mente humana tiene una base biológica, la noción de que no existe el alma, de que todos los procesos mentales podían reducirse a acciones en diferentes regiones del cerebro (Kandel, Schwartz & Jessell, 2001).
La teoría del campo global del cerebro fue puesta en duda en el siglo XIX por el neurólogo británico J. Hughlings Jackson y perfeccionada posteriormente por el neurólogo alemán Karl Wernicke, el fisiólogo inglés Charles Sherrington y Ramón y Cajal en una concepción de la función cerebral llamada conexionismo celular. Visión según la cual, las neuronas individuales son las unidades de señalización del cerebro, en general, están dispuestas en grupos funcionales y se conectan entre sí de forma precisa (Kandel, Schwartz & Jessell, 2001).
La importancia en la investigación y el descubrimiento del córtex cerebral, se puede atribuir al hecho, de que constituye parte fundamental del sistema nervioso y además, sus células nerviosas están altamente concentradas, aproximadamente por 1,6 millones de Km de fibras nerviosas; el cerebro humano tiene mayor extensión de córtex no comprometido, es decir, sin función específica alguna identificada hasta ahora, que cualquiera otra especie animal del planeta (Howard, 1994). En la actualidad, la idea principal de Gall, mencionada en líneas anteriores, sobre la especialización de las diferentes regiones del cerebro en cierto tipo de funciones, es aceptada, en parte, como uno de los fundamentos de la ciencia moderna del Cerebro. Los procesos cerebrales encargados de las habilidades cognitivas, ocurren en la corteza cerebral, también es responsable de las operaciones sensoriales (Kandel, 2001), la cual reviste los dos hemisferios: izquierdo y derecho, conectados por haces de fibras nerviosas, el tejido fibroso más 16 voluminoso de estos haces, es conocido como el cuerpo calloso o corpus callosum, que tiene unos 250 millones de fibras nerviosas. La neocorteza, que es la capa más externa del cerebro, está dividida en cuatro lóbulos, los cuales se dedican a procesar las señales que provienen de los sentidos y diferenciados anatómicamente por los huesos del cráneo que los alojan, denominados: Lóbulo frontal, parietal, temporal y occipital (Bielza & Larrañaga, 2014). El lóbulo frontal se ocupa principalmente de la planificación de acciones futuras, el pensamiento racional y del control del movimiento; el lóbulo parietal está situado en la parte superior del cerebro y es encargado de la sensación somática, con la formación del esquema corporal y de la relación de éste con el espacio extra personal; el lóbulo occipital se encuentra en la parte posterior del cerebro y procesa la información visual procedente de los ojos. Es de anotar, que lesiones en esta área causarían ceguera u otro tipo de problemas visuales y el lóbulo temporal controla el lenguaje, pero únicamente la parte izquierda, así como el reconocimiento de los rostros y determinados sentimientos emocionales a través de estructuras profundas como el hipocampo y el núcleo amigdalino, además de la audición. (Kandel, 2001).
Figura 2: Lóbulos cerebrales y áreas de asociación. Recuperado de: http://www.psico- motricidad.com.ar/2011/01/lesiones-generales-de-los-lobulos.html 25-10-2014.
Los lóbulos poseen diversos pliegues, los cuales son profundos en dirección hacia su interior. Los vértices de dichos pliegues son denominados circunvoluciones que como se anotó anteriormente responden a un proceso de desarrollo, que tiene el fin de alojar mayor número de células nerviosas en el menor espacio posible; entre las circunvoluciones, existen unas hendiduras llamadas surcos o cisuras. (Kandel, Schwartz & Jessell, 2001). Gall es quien estudia por primera vez las circunvoluciones cerebrales, haciendo anatomía comparada y sugiriendo mecanismos sobre su formación. Luigi Rolando (1773-1831), es uno de los precursores de los muchos estudios experimentales que el siglo XIX aporta a la 17 localización cerebral, muestra de manera evidente que el cerebro no es una masa amorfa (Kandel, Schwartz & Jessell, 2001). Al describir las circunvoluciones cerebrales, dice que en el hombre <
En la actualidad, se afirma, que las circunvoluciones y cisuras más destacadas son muy similares en todos los sujetos y poseen nombres específicos, como por ejemplo, la cisura de Rolando, la cual separa la circunvolución precentral que se ocupa de la función motora, de la circunvolución poscentral, de función sensitiva, la cual es una de las más importantes.(Kandel, 2001). [Ver Figura3]
Figura 3: Primeras circunvoluciones del cerebro. Tomado de: http://www.psico- motricidad.com.ar/2011/01/lesiones-generales-de-los-lobulos.html 25-10-2014
La corteza cerebral, está organizada de una manera específica, bajo dos características fundamentales: en primer lugar, los hemisferios se encargan de los procesos sensitivos y motores del lado opuesto del cuerpo, es decir, las áreas motoras del hemisferio derecho controlan los movimientos del lado izquierdo del cuerpo y viceversa. En segundo lugar, los hemisferios poseen un aspecto similar, pero, no son en su totalidad simétricos en su estructura 18 ni realizan las mismas funciones, un ejemplo de esto, es la escritura y los movimientos finos, que en la mayoría de los seres humanos se emplea la mano derecha, la cual está controlada por el hemisferio izquierdo, implicado también en el control del habla (Kandel, 2001). Pierre –Paul Broca (1824-1880) publicó, lo que para algunos científicos, es el compilado clínico más significativo del siglo XIX, donde se demostró que existe una parte del cerebro encargada de las funciones lingüísticas, este informe tuvo un gran impacto científico gracias a la demostración de que existía un área cortical específica para una función, esto fue posible a través del estudio de un paciente de 51 años de edad, que sufría parálisis de la mitad derecha del cuerpo y la incapacidad de hablar, aunque al parecer entendía el lenguaje, Leborgne entró al hospital de Broca, donde murió una semana más tarde, pero al practicarle la autopsia, Broca encontró una lesión en el lóbulo frontal del hemisferio izquierdo y concluyó que dicha lesión era el origen de la incapacidad de hablar del paciente. Pero no fue el único caso documentado por Broca, por el contrario, posteriormente reportó más casos de lesiones en la misma zona, (Hoy en día conocida como área de Broca), lesiones a las cuales se relacionaba alguna complejidad en el lenguaje (Redolar, 2013). Posteriormente, Carl Wernicke (1890-1900), un neurólogo alemán, informó sobre otro tipo de trastorno del lenguaje causado también por una lesión cerebral ubicada en el lóbulo temporal izquierdo, en una zona cercana a la auditiva, dicha lesión mostraba síntomas diferentes a los registrados en los estudios de Broca, que asociaban una gran dificultad de comprensión verbal. Wernicke, propuso entonces, que solo las funciones mentales más básicas, aquellas relacionadas con actividades perceptivas o motoras simples, están localizadas en áreas únicas de la corteza y concluyó que componentes diferentes de una única conducta eran procesados en diferentes regiones del cerebro, por lo tanto, fue el primero en proponer la idea del procesamiento distribuido, la cual es fundamental en la comprensión actual de la función cerebral (Kandel, 2001). Además, formuló el primer modelo coherente de la organización del lenguaje, el cual tiene gran utilidad hasta hoy; según dicho modelo, basado en el procesamiento distribuido, la asociación del cerebro, de palabras habladas o escritas, es producido en áreas sensoriales diferenciadas de la corteza, especializadas en la información auditiva o visual, la cual se transmite al área de asociación especializada, denominada circunvolución angular; donde la información es transformada en una representación nerviosa común, compartida por el habla y la escritura (Kandel, 2001). Finalmente, pasa al área de Wernicke, donde es reconocida como lenguaje y se asocia a un significado; cyuando la asociación no se efectúa, se pierde la capacidad de comprensión del lenguaje, presentando una patología denominada como afasia4. La representación nerviosa
4 Afasia: trastorno del lenguaje producido por un ictus, u oclusión o rotura de un vaso capilar que riega un hemisferio del cerebro. 19 común se transmite posteriormente hacia el área de Broca5, donde se transforma en una representación sensorial y motora con la posibilidad de culminar en un lenguaje hablado o escrito. Si esta última transformación de una representación motora es imposible, se pierde la capacidad de expresar el lenguaje, ya sea en palabras habladas o escritas (Kandel, 2001) En la actualidad y gracias a todos los estudios realizados, se conoce que todas las habilidades cognitivas son fruto de la integración de múltiples mecanismos de procesamiento, los cuales se encuentran distribuidos en las diferentes regiones del cerebro, algunas que son específicas se ocupan de las operaciones elementales y del procesamiento de las mismas; otras operaciones mucho más complejas dentro de las cuales se encuentran: la percepción, el movimiento, el lenguaje, el pensamiento y la memoria, desarrolladas en apartados posteriores, son posibles gracias a la interconexión seriada y paralela de las distintas regiones del cerebro (Kandel, 2001).
Figura 3: La sección en color rojo, indica el Área de Wernicke, encargada del procesamiento del lenguaje. Recuperado: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wernicke's_area_-_lateral_view.png 16/05/2015.
5 Área de Broca: controla la producción del habla inteligible. Está situada cerca de la región del área motora que controla los movimientos de la lengua que forman las palabras. Denominada con este nombre, por el neurólogo francés Paul Broca, quién en 1861, estudió pacientes con lesiones en el lóbulo frontal y las lingüísticas implicadas en dicha área. 20
Figura 4: La sección en color rojo, se indica el Área de Broca, que conforma el control de los movimientos la lengua. Recuperado: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Broca's_area_-_lateral_view.png 16/05/2015. Estos descubrimientos, indicaban a que debían existir otras áreas relacionadas con otras funciones específicas, en 1870, Los alemanes Gustav Fritsch (1838-1927) y Edwars Hitzig (1839- 1907) realizaron experimentos en perros, debido a las condiciones del Instituto Fisiológico de Berlín al que pertenecían, Hitzig habilitó su casa como un laboratorio para acceder al cerebro canino retirando parte del cráneo, y haciendo pasar sobre la corteza una descarga moderada de electricidad in vivo, algunos caninos fueron tratados sin anestesia, pero para evitar los aullidos y el sufrimiento del animal, posteriormente utilizaron un anestésico; las incansables repeticiones, encontraron una zona en la parte posterior del cerebro que al estimularlas originaban movimientos corporales del lado opuesto, otras partes cercanas mostraron movimiento de patas delanteras, traseras, cuello etc., Demostraron entonces, tanto Hitzig como Fritsch, que existía una corteza motora, encargada del movimiento corporal, hasta la actualidad han sido conmemorados como sus descubridores (Redolar, 2013). En síntesis, el siglo XIX, estuvo caracterizado por una avalancha de descubrimientos que infundieron la idea de que el cerebro tenía áreas específicas que llevarían a acabo funciones como la emoción, la percepción y el lenguaje (Redolar, 2013). 21
Durante los últimos años del siglo XIX el tejido nervioso tomó importancia como objeto de estudio, cuando Camilo Golgi y Santiago Ramón y Cajal emprendieron las primeras descripciones detalladas de las células nerviosas (Kandel, 2001); es decir, este siglo había estado marcado hasta entonces, como un estudio de la estructura macroscópica del cerebro; el final del siglo XIX y los inicios del XX, estuvieron influenciados por los avances tecnológicos en el microscopio, la aceptación de la teoría celular etc., o como el del médico Italiano Camilo Golgi (1843-1926) quien desarrolló para 1873 un método para teñir las neuronas con sales de plata que revelaban toda su estructura con el microscopio, descubrimientos que influenciaron el estudio del sistema nervioso y su maraña de redes y filamentos que lo constituían (Redolar, 2013).
Para ese entonces, los científicos tenían grandes confusiones con los axones, las dendritas, el cuerpo celular, etc., ya que la teoría celular no contribuía a estos estudios; para la época, antes del descubrimiento de Golgi, se creía que los impulsos nerviosos atravesaban la neurona por el espacio reticular, idea que constituyó la teoría reticular: Golgi, era un reticularista que trabajaba como médico en un hospital cercano a Milán, donde también realizaba unas prácticas de investigación, según el mismo indica, no logró explicar cómo se le ocurrió tratar con nitrato de plata las células neuronales, sustancia comenzada a utilizar en el momento para las fotografías; entonces trato las muestras con dicromato de potasio para luego introducirlas en una sustancia de nitrato de plata por dos o tres días, al final, las lavó con alcoholes y aceites, y las colocó al lente del microscopio, para sorpresa suya, el nitrato de plata producía en las células una reacción negra, es decir, mostraba las células y los filamentos de la célula en un negro intenso sobre un fondo amarillo con extremada nitidez (Redolar, 2013). Años después, 14 para ser exactos, continuando con esta técnica, el médico español Santiago Ramón y Cajal (1852-1934), fue capaz de teñir células individuales, potencializando notablemente el método de Golgi, debido a que por algún motivo en la actualidad desconocido, la reacción negra ocurre en menos del 1% de las neuronas, lo que hace que el método sea impredecible y frustró a muchos de los investigadores de la época. Cajal, logró demostrar que el tejido nervioso no son una red continua, sino una malla de células separadas, trabajo durante el cual se desarrollaron conceptos esenciales y muchas de las pruebas iniciales de la teoría neuronal (Kandel, Schwartz & Jessell, 2001). Una de las técnicas que potencializó Cajal, logró demostrar que los cortes histológicos más gruesos y sometidos a una doble tinción, permitirían observar cómo se conectan dos o más células. Cajal, al observar las impresionantes imágenes, refirió en uno de sus libros “Textura del sistema nervioso del hombre y de los vertebrados”, su gran estupor: “Espectáculo inesperado: sobre un fondo amarillo perfectamente translúcido aparecen desparramados filamentos negros lisos y delgados o espinosos y espesos; cuerpos negros, triangulares, estrellados, fusiforme. Se diría que se trata de dibujos en tinta china sobre un papel transparente del Japón. El ojo está desconcertado, aquí todo es sencillo, claro, sin confusión. Ya no es necesario interpretar, sino ver y constatar” (Redolar, 2013). 22
Este avance en el método solo fue el inicio de los descubrimientos posteriores de Cajal, quien recurrió a las células más jóvenes de embriones humanos y animales, notando que el compuesto de plata tenía mejor porcentaje de reacción y mejor efecto en los nervios no rodeados del envoltorio lipídico de mielina. Bajo la luz de este nuevo camino que abordó, comenzó a realizar una impresionante cantidad de dibujos a tinta china de todas las estructuras que estudió, definió finalmente que se encontraba un patrón general, las dendritas y los axones forman parte de un único cuerpo celular y son independientes y contiguos de las dendritas y axones de otras neuronas. [Ver Figura 5] La importancia de estos descubrimientos, radicó en el cambio de la creencia que el cerebro era una red continua de células, ahora por el contrario se sabía que estaba formado por células neuronales individuales constituidas por un cuerpo celular y con sus conexiones autónomas (Redolar, 2013).
Figura 5: Dibujos hechos por Santiago Ramón y Cajal de sus observaciones sobre las neuronas. Recuperado: https://www.google.com.co/search?q=Dibujos+hechos+por+Santiago+Ram%C3%B3n+y+Cajal+de+sus+observa ciones+sobre+las+neuronas 16/05/2015. Pero no fue sino hasta el otoño de 1989, en un congreso en Berlín, donde Ramón y Cajal tuvo que enfrentar su mayor reto, dar a conocer sus descubrimientos a la sociedad científica; aunque no manejaba el idioma Alemán, se bastó de su mal francés para exponer directamente desde su microscopio las imágenes que resultaron tan claras e irreprochables, que se robó los aplausos y las felicitaciones aún de los más escépticos. Uno de los más interesados en los descubrimientos de Cajal, fue el Alemán Albrecht von Kölliker, demasiado influyente en la anatomía de este país y quien no dudó en involucrar a Cajal en los círculos más influyentes del dicho congreso, posteriormente corroboró por sí mismo los experimentos de Cajal y abandonó públicamente su teoría reticularista. En adelante los unió una gran amistad hasta el punto en que Kölliker, a sus 72 años, decide estudiar español para lograr traducir los trabajos de Cajal al alemán (Redolar, 2013). En síntesis, Santiago Ramón y Cajal, demostró que el sistema nervioso está conformado por células nerviosas individuales e independientes que se comunican entre sí y se conectan a través de sus terminaciones pero sin perder su individualidad; también estableció que las 23 neuronas actúan como elementos polarizados, de forma que el impulso nervioso es unidireccional, es decir, entra por las dendritas al cuerpo celular o soma y sale por el axón. Un aporte más de Ramón y Cajal, fue seguir la secuencia de las fases de desarrollo de las neuronas en los embriones animales, y comprobó entonces, que las neuronas crecen alargando su axón y desplegando en su extremo unas ramificaciones pequeñas que pueden conectarse con otras neuronas [Ver Figura 6]. Los descubrimientos de Santiago Ramón y Cajal, fueron la partida para el nacimiento de la neurociencia contemporánea, ya que explicaba más profundamente el funcionamiento del sistema nervioso, pero a la vez establecía las bases de todas las investigaciones que faltaban por realizar. Finalmente, le fue otorgado para el año 1906 el premio Nobel de Fisiología o Medicina, junto con Golgi (Redolar, 2013).
Figura 6: Secuencia del crecimiento de la neurona a lo largo de las etapas de vida a cargo de Santiago Ramón y Cajal. Recuperado: Kandel, Schwartz & Jessell, 2001 El siguiente avance en la neurociencia, estaría a cargo de neurofisiólogo Charles Sherrington (1857-1952), uno de los científicos más importantes del siglo XX, quien explicó la importancia de la sinapsis, como bautizó a dicha conexión, y la importancia fundamental en la transmisión nerviosa, indicando que esta era como una válvula que permitía el paso en un solo sentido de la señal nerviosa, e hipotetizó la existencia de un “hueco” que no sería reconocido hasta la época del microscopio electrónico como gap; recibió el premio nobel por sus aportes a la ciencias en 1932 junto a Edgar Adrián (1889-1977). El Premio Nobel en Fisiología o medicina por sus descubrimientos en las funciones de la neurona (Kandel, Schwartz & Jessell, 2001). De manera, casi que contemporánea, el embriólogo norteamericano Ross Harrison (1870- 1959), realizó sus aportes significativos a la teoría neuronal a comienzos de los años 20, demostrando que las dendritas y el axón crecen a partir del cuerpo neuronal y que lo hacen incluso, en un cultivo de tejidos en que cada neurona está aislada de las otras, también 24 confirmo que la punta del axón da origen a una expansión denominada cono de crecimiento que dio origen hacia el axón en el desarrollo (sean otras neuronas o músculos) (Kandel, Schwartz & Jessell, 2001) Las décadas iniciales del siglo XX, trajeron consigo avances y hallazgos importantes, donde se demostraría que los cambios de las sinapsis son de naturaleza química y son fundamentales para el procesamiento y el funcionamiento del sistema nervioso. También se elucido la existencia de los neurotransmisores gracias a los primeros hallazgos de Henry Del y el alemán Otto Loewi Nobeles en 1936, por sus descubrimientos relacionados con la transmisión química del impulso nervioso (Redolar, 2013). Gracias a esta nueva ventana de conocimientos, se comenzaron a contemplar posibles enfermedades neurológicas por las concentraciones de estas sustancias; el Avance de las posteriores décadas del siglo XX y los años iniciales del siglo XXI, ha sido exagerado y muy positivo para la ciencia; la década de 1990 fue declarada la década del cerebro; a este acelerado desarrollo científico está ligado el avance tecnológico, por ejemplo, personajes Nobeles como: David Hubel, Wiesel y su trabajo en la corteza visual, Eric Kandel y sus estudios en la memoria, han profundizado en la investigación humana utilizando técnicas de neuroimagen y neurofisiología que permiten observar el cerebro, no solamente vivo, sino en acción (Redolar, 2013). En la actualidad se han desatado otros campos de discusiones importantes, el desarrollo embrionario del cerebro, es una de las cuestiones bioéticas principales, la pregunta de cuándo debe la sociedad conferir estatus moral a un embrión y considerarlo como un ser humano, es una discusión que aún continua, desde la perspectiva de los neurocientíficos, el objetivo es estudiar el órgano que identifica a los humanos, es decir, el cerebro, el cual permite la vida consciente (Gazzaniga, 2005). En la gran complejidad del ser humano y el cerebro, el origen embrionario de éste, es más bien sencillo; la comprensión del sistema nervioso permite y apoya su comprensión estructural y funcional en el organismo adulto (Copp, 1990). Desde el momento en que el espermatozoide se une al óvulo, el embrión inicia el proceso de división y diferenciación. Al cabo de unas escasas horas, se observan tres zonas diferenciadas: el endodermo, el mesodermo y el ectodermo, las cuales son las tres capas iniciales de las células que se diferencian para crear todos los órganos del cuerpo humano. La capa del ectodermo es la que da origen al sistema nervioso (Gazzaniga, 2005). Durante la tercera semana de desarrollo embrionario, una banda longitudinal del ectodermo se engrosa para formar la placa neural, dentro de la cual al poco tiempo, se forma un surco neural que se hace más profundo al pasar el desarrollo, al final de la tercera semana, los pliegues neurales que rodean el surco comienzan a cerrarse y fusionarse formando una estructura denominada como tubo neural. Una vez cerrado el tubo neural, éste se separa de la 25 superficie ectodérmica, es decir, de la piel, hasta quedar encerrado dentro del cuerpo (Copp, 1990). El tubo neural, da lugar a las neuronas y otras células del sistema nervioso central, mientras que un parte adyacente del embrión llamada cresta neural, que da origen a varios tipos de células, entre ellas las neuronas sensitivas de los ganglios de los nervios raquídeos y craneales, las neuronas posganglionares del sistema nervioso autónomo y las células de Schwann y se convierten en las células del sistema nervioso periférico, los cuales son los nervios situados fuera del cerebro y la medula espinal (Gazzaniga, 2005). Por otra parte, la cavidad del tubo neural da origen a los ventrículos del cerebro y el canal central de la médula espinal, es decir, todo el sistema ventricular del cerebro. Para la cuarta semana de gestación, la abertura del extremo del tubo neural llamada neuroporo craneal es cerrada, un mal cierre del tubo neural, acarrea frecuentemente malformaciones congénitas del sistema nervioso conocidos como defectos de la inducción dorsal, o un mal cierre en el neuróporo caudal, puede dar lugar a una forma grave de espina bífida llamada mielomeningocele o el mal cierre del neuroporo caudal, puede causar anencefalia, en la cual falta una gran parte de cada hemisferio cerebral (Copp, 1990). Para esta semana, el tubo neural desarrolla tres protuberancias diferenciadas que corresponden a las zonas de las cuales surgirían las tres divisiones principales del cerebro: cerebro anterior, medio y posterior, es entonces, cuando aparecen los primeros indicios de un cerebro. Aunque el feto va desarrollando zonas que se convertirán en partes específicas del cerebro, la actividad cerebral eléctrica no comienza hasta el final de la semana 5 y la semana 6, normalmente entre los 40 y 43 días de gestación (Gazzaniga, 2005). Durante la quinta semana, continuará el desarrollo acelerado del cerebro, de manera que se logran identificar cinco vesículas secundarias. El prosencéfalo se fragmenta, dando origen al telencéfalo y al diencéfalo. El telencéfalo, posteriormente se convertirá en los hemisferios cerebrales en el cerebro adulto, y el diencéfalo dará lugar al tálamo, al hipotálamo, la porción neural del ojo, entre otras estructuras fundamentales. Posteriormente, el rombencéfalo da lugar al metencéfalo y al mielencéfalo; el primero de estos da origen al puente de varolio o también llamado protuberancia y al cerebelo, el mielencéfalo se convierte en bulbo raquídeo (Copp, 1990). Con el transcurrir del desarrollo, las porciones laterales en el metencéfalo experimentan un engrosamiento considerable y los acontecimientos seguidos están dominados por el inmenso crecimiento del telencéfalo. El diencéfalo, se engrosa para formar los ganglios basales o núcleos basales, con el crecimiento continuado, el telencéfalo se pliega en dirección hacia el diencéfalo hasta que finalmente ambos se fusionan, este sigue creciendo hacia todas las direcciones hasta que cada hemisferio tiene la forma de un gran arco, la cavidad del tubo neural persiste y es la que constituye el sistema ventricular del cerebro adulto (Copp, 1990). 26
Es entonces, cuando se aprecia una actividad neural incipiente en las primeras fases de gestación, que consiste en descargas neuronales desorganizadas, de un tipo primitivo. La actividad neuronal en sí, no representa una conducta integrada. Entre las semanas 8 y 10 se inicia el verdadero desarrollo del cerebro, las neuronas proliferan e inician su migración por todo el cerebro. También se desarrolla la comisura anterior, que es la primera conexión interhemisférica (una conexión pequeña). Durante este período aparecen los reflejos por primera vez (Gazzaniga, 2005). Los polos temporal y frontal del cerebro se desarrollan entre las semanas 12 y 16, y el polo frontal (que dará lugar al neocórtex) crece a una velocidad desproporcionada en comparación con el resto del córtex. La superficie del córtex parece plana durante el tercer mes, pero al final del cuarto mes aparecen los surcos, los cuales dan lugar a los conocidos pliegues del cerebro. Surgen asimismo los diversos lóbulos del cerebro, y las neuronas siguen ploriferando y migrando por el córtex (Gazzaniga, 2005). Hacia la semana 13 el feto empieza a moverse, etapa en la cual empieza a desarrollarse el cuerpo calloso, el conglomerado de fibras, es decir, los axones de las neuronas, que permiten la comunicación entre los hemisferios, y se forma la infraestructura de la mayor parte de la conexión entre los dos lados del cerebro. Pero el feto no es todavía un organismo sensible y consciente, sino un cúmulo de procesos motores y sensoriales efectuados por actos reflejos, los cuales no responden a ningún tipo de estímulo de modo intencional (Gazzaniga, 2005). Posteriormente, durante la semana 17 y las siguientes, se forman numerosas sinapsis, las cuales son puntos donde se unen dos neuronas, dicha unión permite al sistema nervioso interactuar a lo largo de la vida, pero son el componente básico de la comunicación entre las neuronas individuales. Dicha actividad sináptica, abarca todas las funciones cerebrales. El desarrollo sináptico no se dispara hasta aproximadamente el día 200, es decir, en la semana 28 de gestación, sin embargo, alrededor de la semana 23 el feto puede sobrevivir fuera del útero con asistencia médica y presentar características como responder a los estímulos aversivos (Gazzaniga, 2005). El desarrollo sináptico más importante continúa hasta el tercer o cuarto mes prenatal, los surcos siguen desarrollándose a medida que el córtex se pliega para crear una superficie más amplia y para acoger a las neuronas cada vez más numerosas, así como a sus células gliales. Durante este período se inicia la mielinización de las neuronas, el cual es un proceso de aislamiento, que acelera la comunicación eléctrica. Hacia la semana 32, el cerebro fetal controla la respiración y la temperatura corporal. Cuando nace el niño, el cerebro se parece al de un adulto, pero dista mucho de haber concluido su desarrollo. La corteza cerebral incrementa su complejidad durante años, y la formación de sinapsis prosigue durante toda la vida (Gazzaniga, 2005). El cerebro humano, finalmente desarrollado en un adulto, es un órgano conformado por más de 100.000 millones de neuronas individuales interconectadas encargadas de elaborar las 27 percepciones del mundo, fijando la atención y controlando las acciones, acaba por pesar aproximadamente entre 1.3 y 1.4 kg, en relación con el peso total del cuerpo y está compuesto principalmente por un 78% de agua, 10% grasa y 8% proteína. Desde una vista panorámica, las características más notorias del cerebro son sus circunvoluciones o pliegues, las cuales son parte del córtex cerebral, vocablo latino que significa corteza o cáscara, el cual es la cubierta exterior del cerebro y se caracteriza por ser muy densa. Dichos pliegues, le permiten aumentar el área de superficie, esto es, más células por cm2 (Jensen, 2004).
6.2. Neurociencia, cerebro y conducta. La Neurociencia, se apoya en todas las ciencias básicas, con el fin de abordar el estudio de la estructura y la Función del sistema Nervioso. De manera tradicional, uno de los campos en los que ha estado restringido el aprendizaje de la neurociencia, es la medicina, lo que crea la gran necesidad de ampliar el conocimiento hacia otras áreas, convergiendo entonces, hacía áreas biológicas, moleculares, comportamentales, conductuales, etc. La Neurociencia actual, es el resultado de la confluencia de técnicas de experimentación animal y observación en humanos, bajo lo cual se han desarrollado gran cantidad de técnicas especializadas en un determinado objeto de estudio, la importancia radica, en como la neurociencia utiliza y perfecciona dichas técnicas en el estudio de procesos como la sinapsis, el cerebelo, el curso temporal de un fenómeno, áreas generales y específicas del cerebro, etc., permitiendo los avances y descubrimientos más importantes del último siglo, que explican los mecanismos y capacidades cognitivas y funcionales del cerebro (Delgado, Ferrús, Mora & Rubia, 1998).
En este orden de ideas, se puede decir, que el cometido de la neurociencia, se enfoca en comprender y analizar la especificidad de las conexiones sinápticas que se presentan en los diferentes procesos mentales a partir de los cuales se percibe, actúa, aprende y recuerda. Esta ciencia, representa una fusión o integración de biología moderna, neurofisiología, anatomía, embriología, biología celular y psicología; reforzado el concepto propuesto por Hipócrates hace más de dos milenios, en el cual se hace referencia a que el estudio adecuado de la mente empieza por el estudio del cerebro (Kandel, 2001). Ahora bien, la complejidad del entorno que los seres humanos han autocreado para sí mismos, influye en la diversidad conductual humana. Bajo un punto de vista neurocientífico, la conducta depende de una complejidad de receptores sensoriales conectados a una de las estructuras fundamentales del sistema nervioso, es decir, el cerebro, que como ya se ha dicho, tiene la increíble capacidad de discriminar infinidad de sucesos. La información continua que reciben los receptores, se estructura en el cerebro a través del proceso de percepción y de respuestas conductuales correspondientes. Lo anteriormente descrito, no sería posible sin la existencia de las neuronas y la conexión entre ellas (Kandel, 2001). Bajo las anteriores aseveraciones, se establece que la comunicación y la señalización neuronal y sus variaciones modifican la conducta según el tipo de neurona y el tipo de conexión neuronal. Ante esto, en la presente investigación, se hace necesario abarcar desde lo teórico en 28 un criterio exclusivo, los mecanismos por los cuales las neuronas producen su señalización, los tipos de conexiones entre ellas y su relación con la conducta, y finalmente, los procesos por los cuales las experiencias producen modificaciones en las neuronas y en sus conexiones (Kandel, 2001). Así mismo, es necesario abarcar el desarrollo cognitivo, el cual es un aspecto fundamental en el avance cognitivo del ser humano; dicho aspecto, es susceptible a ser estimulado, entrenado y desarrollado. Por casi 50 años Jean Piaget (1929,1954, 1977), elaboró teorías referentes a la forma en que los niños piensan, razonan y resuelven problemas, nombró como esquemas a las estructuras mentales que permiten a los individuos interpretar el mundo y sostuvo que el desarrollo cognitivo se produce en cuatro etapas: el período sensoriomotor, el período preoperacional, el período operacional concreto y el período operacional formal. Dichos períodos se encuentran relacionados con la edad donde se fomentan ciertos tipos de conocimiento y entendimiento (Piaget 1952). Según él, existen dos procesos básicos, los cuales interactúan con el fin de lograr un óptimo desarrollo cognoscitivo: la asimilación y la acomodación; la asimilación, es un proceso encargado de modificar la información ambiental nueva y ajustarla con lo ya conocido; por su parte, la acomodación reestructura y modifica los esquemas ya existentes de manera que la información nueva pueda ser comprendida de forma más completa (Flavell, 1996). Aunque la teoría de Piaget continua siendo el punto de referencia clásico para la comprensión del desarrollo cognoscitivo, en la actualidad, los investigadores han encontrado formas más flexibles para estudiar el desarrollo de las capacidades cognoscitivas (Kandel, Schwartz & Jessell, 2001). El avance intelectual, es consecuencia de que los seres humanos buscan un estado de equilibrio mental, el cual se logra fácilmente si se interpretan las nuevas experiencias a través del vidrio de las ideas ya existentes. En ocasiones se producen nuevas experiencias discordantes e incompresibles y es entonces cuando el individuo experimenta un desequilibrio cognitivo, que en un primer momento crea confusión, pero que posteriormente conduce al desarrollo cognitivo, debido a que las personas deben adaptar sus nuevos conceptos. El desarrollo cognitivo lleva implícito en sí mismo unas actividades cognitivas, las cuales son: memoria, atención, percepción, lenguaje, inteligencia y solución de problemas (Kandel, Schwartz & Jessell, 2001). Los centros sensitivos y motores ocupan menos de la mitad de la corteza cerebral en el hombre, el resto de la corteza está ocupada por las áreas de asociación, que coordinan lo que sucede en los centros sensitivos y motores. Tres son las áreas de asociación (Prefrontal, occipitoparietotemporal y límbica) que están implicadas en la planificación cognitiva de la conducta, el pensamiento, los sentimientos, la percepción, el lenguaje el aprendizaje, la memoria, la emoción y la destreza motora (Kandel, Schwartz & Jessell, 2001). 29
En cuanto al aprendizaje y memoria, son mecanismos cerebrales que influyen de manera directa en el modelamiento de la conducta, es decir son los procesos por los cuales las experiencias de la vida, cambian la conducta. El aprendizaje, para muchos neurocientíficos actuales, es el proceso por el que se adquiere el conocimiento o nueva información sobre el mundo, en tanto que la memoria es también un proceso, encargado de que este nuevo conocimiento sea codificado, almacenado y posteriormente recuperado, es decir, la persistencia del aprendizaje en un estado que permita ser puesto de manifiesto cuando se requiera (Kandel, Schwartz & Jessell, 2001) (Soriano et al., 2007). Esta capacidad cognitiva de aprender, puede encontrarse incluso en los animales, pero es maximizada en el ser humano, como se dijo anteriormente, muchas conductas importantes en el humano implican el proceso de aprendizaje. Alrededor de este paradigma pueden surgir diversas preguntas tales como ¿Cuáles son las principales formas de aprendizaje? ¿Qué clases de información sobre el medio se aprenden con mayor facilidad? ¿Los diferentes tipos de aprendizaje originan diferentes procesos de memoria? ¿Qué factores estresantes pueden afectar el proceso de aprendizaje y la memoria? Estas cuestiones, serán abarcadas a lo largo de la investigación, con el fin de dar una panorámica de bases teóricas que expliquen estos procesos, para lo cual es fundamental revisar los principios biológicos fundamentales basados en la experimentación en animales y humanos. Hasta aproximadamente la mitad del siglo XX, los científicos eran escépticos a la idea de que los procesos como el aprendizaje se localizaran en regiones específicas.
Gracias a los aportes de Broca en 1861, como se mencionó antes, se descubrió que el lenguaje estaba localizado en el lóbulo frontal en el lado izquierdo, lo que permitió que los científicos se plantearán la posibilidad de que más actividades cerebrales tuvieran regiones específicas, aunque permanecía una tendencia científica a defender el postulado de que la memoria era propia y general del córtex cerebral, como es sabido en la actualidad, la memoria implica varias áreas del córtex, pero no existe un solo tipo de memoria, entonces para cada una existen partes más o menos especializadas según la función de la memoria, es decir, la memoria emplea diferentes mecanismos neuronales.
Pero, de las preguntas que sembró Broca en los científicos, se inició la experimentación constante en la búsqueda de respuestas, la primera persona que obtuvo pruebas de que los procesos de memoria podrían localizarse en regiones específicas del cerebro humano fue el neurocirujano del Instituto Neurológico de Montreal Wilder Penfield (1981-1976), quien fue discípulo de Charles Sherrington, el neurofisiólogo inglés, que en la transición del siglo XIX al XX trazó el mapa de la representación motora de los monos anestesiados investigándolos de manera sistemática con electrodos en la corteza cerebral y registrando la actividad de los nervios motores (Kandel, 1997; 2001). En 1940 Penfield, comenzó a aplicar métodos similares de estimulación eléctrica para localizar las funciones motoras, las sensitivas y las del lenguaje en la corteza cerebral de pacientes sometidos a cirugía del cerebro para el tratamiento de epilepsia focal, debido a que 30 el cerebro no tiene receptores para el dolor en su propia estructura, la cirugía de cerebro es indolora y se puede realizar con anestesia local en pacientes conscientes, por lo tanto, los pacientes son capaces de describir lo que sienten en respuesta a la estimulación eléctrica aplicada a diferentes zonas de la corteza (Kandel, 2001). Penfield exploró aproximadamente un millón de pacientes, sin embargo, sus estudios comprendidos entre 1940 y 1950, no convencieron a la comunidad científica respecto a que el lóbulo temporal es vital para la memoria porque todos los pacientes que estudió tenían focos epiletógenos o epilépticos en el lóbulo temporal, lo que hizo que sus investigaciones no fueran muy concluyentes (Kandel, 1997). Por otra parte, los lugares más eficaces para obtener respuestas de experiencias estaban cerca de estos focos. A mediados de los años cincuenta, surgieron pruebas convincentes de que los lóbulos temporales son importantes para la memoria, a partir del estudio de pacientes que habían sufrido una extirpación bilateral del hipocampo y de las regiones vecinas en el lóbulo temporal para el tratamiento de la epilepsia. Brenda Milner (1954) PhD, de la Universidad de Cambridge, incorporada posteriormente en el Departamento de Psicología de la Universidad de Cambridge, en Inglaterra, donde estudiaba con Donald Hebb, y colaboraban a Penfield, estudió a profundidad el primer caso de los efectos sobre la memoria de la extirpación bilateral de parte de los lóbulos temporales en un paciente conocido como H.M6 de 27 años, en donde se encontró la dificultad de convertir la memoria a corto plazo en memoria a largo plazo. Milner pensó inicialmente que el déficit de memoria después de las lesiones bilaterales del lóbulo temporal medial afecta por igual a todas las formas de memoria, pero se demostró que no es así, los pacientes en estas condiciones son capaces de aprender ciertos tipos de tareas y conservan lo aprendido durante tanto tiempo como las personas normales. Esto demostró que la memoria no es un sistema único, ni simple (Baddeley, Eysenck & Anderson, 2010).
6 H.M: Henry Molaison (1926-2008), conocido con las siglas H.M. con el fin de proteger su identidad, era un operario de una cadena de montaje de 27 años de edad, que sufría crisis incurables de epilepsia desde hacía más de 10 años, dichas crisis eran tan importantes, que no podían ser tratadas con medicamentos. Aunque no se sabe la causa exacta de las crisis, se atribuye generalmente, a una caída en bicicleta a la edad de 9 años, que le causó la pérdida del conocimiento por aproximados 5 minutos. H.M. se sometió a un tratamiento experimental, donde se extirparon parte de los lóbulos temporales en ambos lados del encéfalo. Inmediatamente después de la intervención, H.M. sufrió un increíble déficit de memoria, más exactamente la memoria a largo plazo, es decir, era incapaz de crear nuevas memorias, sin embargo conservaba recuerdos de los acontecimientos de su vida que precedían a la intervención quirúrgica, el lenguaje, el vocabulario etc., su memoria a corto plazo, que tiene una duración de minutos o segundos, también se encontraba intacta, su verdadera incapacidad era el poder transformar sus memorias de corto plazo a nuevas memorias de largo plazo que duran aproximadamente días o tiempos prolongados. Así describía su vida: <
Entre 1930 y 1960, los trabajos de Herman Ebbinghaus, un filósofo alemán del siglo XIX demostraron que se podía estudiar la memoria de manera experimental, centro sus trabajos en los factores y las condiciones que afectan la forma en que el nuevo aprendizaje interactúa con el conocimiento previo. Es decir, se interpretó en relación a las interacciones o asociaciones entre estímulos y respuestas; esta vertiente se conoce con el nombre de Escuela de aprendizaje verbal7 desarrollada ampliamente en Estados Unidos y altamente influyente, a tal punto que hizo que muchos investigadores comenzaran a interesarse por el estudio del aprendizaje y la memoria, lo cual conllevó a la edición de una nueva revista, The Journal of Verbal Learning and Verbal Behavior, que cambió su nombre posteriormente a The Journal of Memory and Langugage (Baddeley, Eysenck & Anderson, 2010).
Paralelamente, en los años treinta en Europa y Norteamérica, el movimiento psicológico de la Gestalt8 comenzó a promover ideas procedentes de los estudios sobre la percepción al estudio de la memoria humana, enfatizando la importancia de las representaciones internas en vez de centrarse exclusivamente en los estímulos y las respuestas observadas, enfocándose en el papel activo del sujeto que aprende y recuerda. Por su parte, en Gran Bretaña, otro enfoque ganaba terreno, Frederic Bartlett (1932) en su libro Remembering, establecía que el aprendizaje no debía darse a través de material sin sentido, como el aprendizaje verbal, sino a partir de tareas complejas. Esta corriente hacia relevante el estudio de los errores de la memoria, proponiendo que dichos errores dependían de representaciones internas que él denominó como esquemas9 (Baddeley, Eysenck & Anderson, 2010).
Estos enfoques aun no abarcaban el estudio de las representaciones internas del mundo; Kenneth Craik (1943), era un psicólogo escocés que trabajaba con Barlett en Cambridge, y publicó un libro titulado The Nature of Explanation, donde proponía representar las teorías como modelos, utilizando los ordenadores para desarrollar estos modelos, propuesta que sería desarrollada posteriormente por Donald Broadbent, en los años de la posguerra; dichas investigaciones fueron recopiladas y resumidas por Urlic Neisser en su libro Psicología Cognitiva, donde planteó que al utilizar el ordenador digital como una metáfora, la memoria podía considerarse como un sistema de almacenamiento ordenado que requería de tres características: la capacidad de codificar o almacenar información, la capacidad de almacenar y la de recuperar la información, indicando además como estas tres fases interactúan entre sí (Baddeley, Eysenck & Anderson, 2010).
Finalmente, este enfoque cognitivo, que creció con el paso de los años y las múltiples investigaciones, difundió la idea en los investigadores de que la memoria no era un único sistema de interacciones entre estímulos y respuestas. Para los años sesenta gracias al modelo
7 Aprendizaje Verbal: Término aplicado al estudio de la memoria centrado principalmente en el aprendizaje de listas de palabras y sílabas sin sentido. 8 Psicología de la Gestalt: Aproximación psicológica, especialmente en Alemania en los años treinta, que trato de emplear los principios perceptivos para entender la memoria y el razonamiento. 9 Esquemas: Propuesta de Bartlett para explicar la manera en que está organizado nuestro conocimiento del mundo y cómo influye la forma en que la información nueva se almacena y se recuerda posteriormente. 32 planteado por Atkinson & Shiffrin (1968), se asumía finalmente que la información procedente del ambiente se procesaba a través de una memoria sensorial que es una especie de intermedio o de interacción entre la percepción y la memoria, posteriormente pasaría a la memoria temporal o a corto plazo y finalmente registrada en la memoria a largo plazo. Cada uno de las memorias planteadas, se subdividen a su vez, en distintos componentes; esta distinción entre los tipos de memoria permite organizar y estructurar el conocimiento sobre la memoria humana (Baddeley, Eysenck & Anderson, 2010). Un experimento sobre la memoria sensoria realizado en la tesis doctoral de George Sperling (1960), consistía en mostrar tres filas de tres letras cada una a unos individuos por tan solo la vigésima parte de un segundo. Resultaba más difícil que leer con destellos de luz. Después de que las nuevas letras desaparecieron de la pantalla, las personas pudieron recordar solo la mitad, lo que demostró, es que las personas tienen la capacidad de recordar todas las letras solo que de manera momentánea, el experimento de Sperling finalmente, reveló que disponemos de una memoria fotográfica fugaz denominada memoria icónica10 que comprende el inicial y breve almacenamiento visual (Myers D., 2005). También, existe una memoria impecable aunque efímera para las imágenes sensoriales auditivas denominada memoria ecoica11. Sin embargo el eco auditivo si se interpreta en forma parcial, desaparece con más lentitud. Las últimas palabreas pronunciadas, parecen persistir durante 3 o 4 segundos. (Myers D., 2005).Por ejemplo, si se le pide a una persona recordar un número telefónico muy largo, el patrón de errores variará en función de que el numero haya sido leído o visto. En caso de la presentación visual, la probabilidad de errores aumenta de acuerdo a el avance de la secuencias de números (Baddeley, Eysenck & Anderson, 2010). En conclusión, la memoria sensorial es aquella que registra por fracciones de segundo la información que procede de los estímulos del exterior, es una memoria temporal que, para registrar los estímulos se apoya en los receptores de los órganos sensoriales, permite percibir y organizar la información que se recibe; es decir, se le da sentido a lo que ocurre en el mundo a través de lo que la atención selecciona y da paso a la siguiente estructura. La información que no tiene interés desaparece de inmediato para dejar libre el almacén sensorial, la atención selecciona como si fuera un filtro, la que llegaría a la memoria a corto plazo (Varela, Ávila, Fortoul, 2005). Es importante aclarar entonces, que el sistema atencional y su filtro, comprende otra gran rama investigativa prescrita bajo extensas teorías atencionales (Varela, Ávila & Fortoul, 2005). En el tiempo que transcurre entre buscar un número telefónico y marcarlo, el recuerdo del número de teléfono desaparecerá a menos de que el individuo se esfuerce por mantenerlo en la conciencia, a esto es lo que se ha denominado memoria a corto plazo. La memoria sensorial,
10 Memoria Icónica: Término aplicado al almacenamiento breve de información visual propuesto por Neisser en 1967. 11 Memoria Ecoica: Termino aplicado a la memoria sensorial auditiva.
33 registra una gran cantidad de información de la cual solo una parte se destaca con la atención, pero a menos que se codifique esa información sin sentido o se repita desaparecerá enseguida. Sin un procesamiento activo, los recuerdos a corto plazo tienen una duración limitada, es muy breve, aproximadamente de 20 segundos, luego la información se desvanece y se pierde (Varela, Ávila & Fortoul, 2005). Parte de esta información se puede transferir a la memoria a largo plazo y permanecer ahí en un estado “desactivado” y podrá activarse cuando la memoria a corto plazo la requiera, pero esta memoria no solo está limitada por la duración, sino también por la capacidad. George Miller (1956), indica que la memoria a corto plazo por lo general almacena alrededor de siete ítems de información, a lo que le llamo el mágico número siete más o menos dos, es decir, solo se puede retener de 5 a 9 unidades de nueva información (7+ o – 2) (Myers D., 2005). La memoria a corto plazo es un poco más fácil para los dígitos aleatorios que para las letras aleatorias, que algunas veces tienen sonidos similares. Tanto los niños como los adultos tienen recuerdos a corto plazo para casi todas las palabras que pueden decir en dos segundos (Myers D., 2005). A pesar de sus límites en tiempo y espacio, en esta estructura de la memoria ocurre gran actividad. El medio externo genera enormes cantidades de información a la que debemos adaptarnos; por ello, cuando se percibe un estímulo o una nueva información, se procesa rápidamente y luego hay un decaimiento u olvido de dicha información para permitir la entrada de nueva información y poder estar interpretado lo que ocurre en entorno (Myers D., 2005). Por otra parte, la memoria a corto plazo (MCP), ha sido entendida como el almacenamiento de pequeñas cantidades de información durante breves intervalos temporales, y está basada en un sistema para el mantenimiento temporal y la manipulación de la información, y en que este es de gran ayuda en la realización de muchas tareas complejas (Baddeley, Eysenck & Anderson, 2010). Intrínseca a la memoria de corto plazo, se definió La memoria de trabajo12 funciona como una especie de banco de trabajo mental que sirve de base para el pensamiento. Se suele asumir su relación con la atención y su capacidad para hacer uso de recursos propios de las memorias a corto y largo plazo (Baddeley, Eysenck & Anderson, 2010).
La capacidad de almacenar recuerdos a lo largo del tiempo es conocida como memoria a largo plazo, y al igual que la memoria a corto plazo también es limitada, según la neurociencia actual y sus cuidadosos cálculos, el adulto promedio tiene cerca de mil millones de bits de información en la memoria y una capacidad de almacenamiento extraordinaria, lo cual se refleja en los conocidos casos de seres humanos con logros memorísticos extraordinarios, como por ejemplo es el caso de Rajan Mahadevan, un psicólogo de la Universidad de Tennessee, a quien si se le presenta una serie de 10 dígitos de los primeros 30.0000 dígitos del
12 Memoria de Trabajo: Sistema de Memoria que respalda nuestra capacidad para “mantener las cosas en mente” al realizar tareas complejas. 34 número de pi, después de unos segundos de procesamiento mental, puede seguir la serie a partir de allí e indicar todos los números como una calculadora. Además, tiene la capacidad de repetir 50 números aleatorios, hacia atrás, ante esta impresionante habilidad, el afirma que no se trata de un talento natural y que cualquiera podría aprender a hacerlo (Myers D., 2005). Sin embargo, no es tan sencillo desarrollar este proceso; para que la memoria se almacene de manera permanente, a diferencia de la memoria a corto plazo en donde la información penetra fácilmente, se requiere más tiempo y un esfuerzo, y finalmente va a depender de los procesos de control como la atención y la selección. De igual manera, la capacidad para recuperar información que esta almacenada en la memoria a largo plazo puede requerir en ocasiones un esfuerzo, aunque en otros momentos se logra recordar con facilidad, debido a la manera en que está organizada la memoria (Varela, Ávila & Fortoul, 2005). En 1992 Squire realizó una categorización de las memorias que componen la memoria a largo plazo (Ver Figura 7), donde se comprenden dos categorías. La memoria explicita o también llamada declarativa y la memoria implícita o no declarativa Por su parte, la memoria implícita o procedimental, comprende los recuerdos inconscientes en que se basan los hábitos perceptivos y motores (Delgado et al., 1998). Hace referencia entonces, a una memoria que se recuerda de manera inconsciente, es decir, los contenidos de esta memoria se recuperan y se adquieren de una forma involuntaria o no intencional; también es conocida como memoria declarativa y está ligada a las condiciones de adaptaciones y a la supervivencia de las diferentes especies. Incluye el aprendizaje de habilidades y hábitos, de destrezas motoras generales, se relaciona con los procesos automatizados y no siempre es susceptible a expresarse de modo verbal, al contrario de la memoria explicita o declarativa (Delgado et al., 1998). Es entonces cuando aparece de manera natural en el entrenamiento de las capacidades reflejas motoras o perceptivas, la sensibilización, la habituación, los condicionamientos clásicos e instrumental. Es una memoria rígida, estrechamente conectada a las condiciones de los estímulos originales bajo los cuales se produjo el aprendizaje. Otra característica diferencial, es que esta memoria es muy resistente al olvido, y los datos de las investigaciones experimentales apuntan a que se mantiene constante a lo largo de todo el ciclo vital (Delgado et al., 1998).
Larry Squire (1987) quien junto a otros científicos, realizó trabajos posteriores dando continuidad a los de Milner y puso de manifiesto que las capacidades de memoria de H.M. y de otros pacientes con lesiones similares no se limitan en las capacidades motoras. Más bien, son capaces de otras formas de aprendizaje como el reflejo simple, entre ellos la habituación, sensibilización, el condicionamiento clásico y el condicionamiento operante (Kandel, 2001). Este sistema de memoria implícito interviene en todos los procesos cognitivos necesarios para la realización de actividades sensorio-motoras y constituye un sistema de acción puesto de manifiesto en actividades cognitivas y motoras, el condicionamiento clásico simple o el 35 aprendizaje asociativo. Las estructuras implicadas en la adquisición de habilidades y hábitos parecen ser el sistema cortico—estriado y el cerebelo (Delgado et al., 1998).
Figura 7: componentes de la memoria a largo plazo propuestos por Squire en 1992. Recuperado y adaptado: Memoria, Capítulo 1: ¿Qué es la memoria? Pg. 31. Un fenómeno relacionado con la memoria implícita es el priming o facilitación perceptiva; el priming perceptivo, es una forma especial de aprendizaje que se expresa en la identificación de objetos como entidades físicas y perceptivas estructuradas, por lo que la exposición perceptiva a un objeto en una ocasión prima o facilita la percepción del mismo objeto en ocasiones posteriores y esta facilitación perceptiva representa una capacidad biológica de elevada utilidad, fenomenológicamente, se describe como la “huella” inconsciente que de ciertos estímulos que facilitan diferentes procesos mentales, incluido la memoria, los modelos explicativos del funcionamiento de la memoria implícita encuentra su origen en los trabajos de Hebb (1949) sobre la activación de redes neuronales, según esta teoría tras la excitación de determinadas neuronas se establecen conexiones nuevas, de modo que cuando el sujeto se expone ante el mismo estímulo, estas son capaces de excitarse en el mismo circuito, lo que conduce a una respuesta facilitada. Aunque el fenómeno de priming, no está influenciado por la edad, se observa una disminución relativa en el rendimiento, y que se traduce en la necesidad de aumentar el tiempo de exposición al estímulo referido (Delgado et al., 1998). La siguiente clasificación, es la memoria explicita o declarativa, la cual comprende los recuerdos deliberados y conscientes que se tienen sobre el conocimiento del mundo o sobre las experiencias personales; es el conocimiento objetivo de las personas, lugares y las cosas, es 36 una memoria muy flexible y afecta la asociación de múltiples fragmentos de información, constituye un aprendizaje de gran cantidad de información de muy diversa índole, la cual puede ser adquirida de manera muy rápida, incluso a partir de una única experiencia, sobre todo si posee una alta carga emocional (Muñoz & Periañez, 2012). El psicólogo Endel Tulving (1972) fue el primero en desarrollar la idea de que la memoria y el aprendizaje explícito pueden dividirse en dos categorías: episódica, que es la memoria de los acontecimientos y la experiencia personal, sujetos a parámetros espaciotemporales, como por ejemplo: “recuerdo lo que hice el día de mi boda”; y semántica que se refiere a la capacidad de adquisición de la información que implica los hechos sobre el mundo, sobre sí mismos y sobre el conocimiento que se comparte con la sociedad; es independiente del contexto temporal y espacial en el que ha sido adquirida. Estas memorias formadas mediante este tipo de aprendizaje, generan una sensación de conocimiento más que un recuerdo consciente de una información específica o de una vivencia (Muñoz & Periañez, 2012). En conclusión, el aprendizaje emplea la memoria episódica en situaciones como pensar que ayer se percibieron los primeros olores de la primavera, mientras que la memoria semántica se utiliza para almacenar y recordar el conocimiento objetivo, como el conocimiento que se adquiere en el colegio y en los libros. En la siguiente tabla, se establecen las diferencias entre las categorías explicadas anteriormente. Tabla 1. Diferencias entre la memoria semántica y episódica.
Memoria Semántica Memoria Episódica
Los contenidos incluyen significados Los contenidos son eventos, sucesos o conceptuales y su relación. Son episodios, entendiendo estos términos en conocimientos de carácter general cuya sentido amplio. validez resulta independiente del suceso particular en que se apliquen
La organización de los contenidos sigue una La organización de los contenidos es de tipo pauta conceptual. espaciotemporal.
Puede manejar información que nunca haya Contiene eventos que han sido aprendido explícitamente pero que están explícitamente codificados. implícita en sus contenidos.
Poco vulnerable al olvido. Vulnerable al olvido. Nota Recuperado: Fundamentos del aprendizaje y del lenguaje, Muñoz y Periañez, 2012. 37
Los estudios con pacientes humanos y con animales de experimentación sugieren que el conocimiento almacenado como memoria explícita se adquiere primero a través del procesamiento en una o más de las tres áreas de asociación polimodal de la corteza (las corteza prefrontal, límbica, y parietococipitotemporal) que sintetizan la información visual, auditiva y somática. Desde allí, la información es transportada en serie a las cortezas para hipocámpica y perirrinal, luego a la corteza entorrinal, la circunvolución dentada, el hipocampo, el subículo y finalmente, de nuevo hacia la corteza entorrinal. Desde aquí la información es devuelta hacia las cortezas del hipocampo y perirrinal, y finalmente, de nuevo, a las áreas de asociación polimodal de la neocorteza (Baddeley, Eysenck & Anderson, 2010).
Figura 8: Células y vías correspondientes al almacenamiento de la memoria explícita. Recuperado: https://www.google.com/imghp?hl=es-419 La investigación del aprendizaje y la memoria desde la neurociencia cognitiva, ha revelado la existencia de múltiples sistemas que se pueden dividir por categorías funcionales: por ejemplo, declarativa frente a procedimental, por sede neural: dependiente o no dependiente del hipocampo o según la adopción de criterios temporales: inmediata a corto plazo y a largo plazo (Myers D., 2005). En la actualidad se conoce que diferentes regiones cerebrales juegan un papel diferente en diferentes tipos de memoria y aprendizaje y en diferentes estadios del proceso. A continuación se presenta una figura, donde se realiza la clasificación integradora del aprendizaje y la memoria junto con las áreas cerebrales implícitas en dichos procesos (Myers D., 2005). La memoria y el aprendizaje en los seres humanos son procesos cognitivos que se pueden ver afectados por diversos factores, cuando los individuos están excitados, exaltados o estresados, se produce una gran liberación de hormonas estimulantes a través de ciertos mecanismos neuronales, estas sustancias logran afectar el aprendizaje y la retención, bien sea potenciándolos o inhibiéndolos (Myers D., 2005). Las hormonas liberadas en estas situaciones, son hormonas hiperglicemiantes, que como su nombre lo indica, tienen como objetivo primordial aumentar los niveles de glicemia; dentro de 38 estas sustancias se encuentran: el glucagón, la epinefrina y el cortisol. Las cuales son liberadas en momentos en que hay bajos niveles de glicemia o en circunstancias en las que los tejidos necesitan una cantidad extra de energía para responder a las necesidades, por ejemplo, durante el ejercicio, periodos de ayuno y bajo otras situaciones estresantes; esta última se puede representar en la siguiente situación: “Imagine que usted está paseando cerca de su casa tranquilamente, cuando de pronto se acerca una persona desconocida, con aspecto sospechoso y se le acera, en esos momento se establece un estado de estrés, credo por la incertidumbre de lo inesperado., de manera que en el cuerpo se comienzan a preparar; la epinefrina, se libera de la medula suprarrenal y provoca un aumento en la frecuencia cardiaca, dicho aumento causa que se requiera más energía con el fin de mantener el nuevo ritmo, y potencializar la capacidad de tomar decisiones rápidamente como correr o pelear, acciones para las cuales se necesita energía adicional (Fornaguera & Gomez, 2010).
Figura 9: Clasificación del aprendizaje y la memoria y las principales áreas cerebrales implicadas en dichos procesos. Recuperado: Bases neuroanatómicas del aprendizaje Muñoz, 2012. Como es conocido, la glucosa es la fuente de energía inmediata del organismo, la adrenalina el glucagón y el cortisol finalmente lo que harán será estimular los diversos procesos metabólicos y en diferentes tejidos para aumentar la glicemia y así poder responder a las necesidades. Muchos de esos efectos son observables en cuestión de segundos y algunos se mantienen mucho después de haberse enfrentado la situación estresante (Fornaguera & Gomez, 2010). 39
Estos efectos descritos, hiperglicemiantes y activadores, de dichas hormonas han influenciado en que sean en la actualidad, conocidas como hormonas del estrés. Pero muy lejos de producir estrés, estas sustancias, glucagón y el cortisol estimulan procesos metabólicos y fisiológicos que permiten responder ante las situaciones estresantes (Fornaguera & Gomez, 2010). En cuanto a la relación de memoria, la secreción de una hormona excitante y una escena en construcción hacen que se forme un recuerdo imborrable, debido a que al elaborar más energía derivada de la glucosa disponible como combustible para la actividad cerebral, la hormona liberada en el momento induce un aumento en la señal que se envía al cerebro informando que algo importante ha sucedido. Por otra parte, la amígdala, se encarga de procesar la emoción que impulsa la actividad en las áreas cerebrales donde se forman los recuerdos (Fornaguera & Gomez, 2010). En síntesis, la excitación sella los diferentes acontecimientos en el cerebro. McGauhgh en 1994, afirmó: “las experiencias emocionales más intensas forman recuerdos más fuertes y precisos”. Pero, existen límites para los recuerdos influenciados por el estrés, cuando un ser humano es sometido a un estrés prolongado, este actúa como un ácido, que corre las conexiones neuronales y atrofia un área cerebral que es vital para almacenar los recuerdos, es decir, el hipocampo. Estudios realizados han demostrado que cuando las hormonas del estrés mencionadas se segregan de manera repentina, los recuerdos anteriores se bloquean, esto sucede con las ratas que tratan de encontrar el camino hacia el blanco oculto (Myers, 2005).
Pero, todo el mundo sabe qué es el estrés y en realidad, nadie sabe lo que es, la palabra estrés, como el éxito, el fracaso, o la felicidad, tiene diversos significados para diferentes personas a excepción de algunos científicos especializados. Es importante resaltar que el esfuerzo, la fatiga, el dolor, el miedo la necesidad de concentración, la humillación de la censura, la pérdida de sangre, o incluso un fracaso o logro insospechado que requiera una reformulación de alguna circunstancia de la vida es un condicionante. Esta multicausalidad es la que hace la limitación del concepto más difícil, porque así como todos estos condicionantes son estresores, en sí, ninguno lo es. La palabra estrés proviene del griego stringere, que significa oprimir, tensionar, apretar, atar. En francés dio origen a estrechar que conduce a sofocar y al mismo tiempo sofocar conduce a oprimir, apretar: angustia, ansiedad… Otra palabra derivada de Stringere es: sentimiento de abandono, soledad, impotencia etc. Esta palabra fue utilizada por primera vez en el siglo XIV y a partir del siglo XVII se usó para expresar sufrimiento, privación, pruebas, problemas etc., para el siglo XVIII sucede una evolución semántica a causa de su origen, “strain” que significa tensión excesiva, deformación, y/o rotura, es decir, la palabra toma una concepción física, sin dejar de lado la concepción médica y psicológica. La palabra estrés, fue empleada durante siglos en diferentes textos en inglés como stress, stresse, strest y straisse. (Stora, 1990). La definición de este concepto es compleja y controvertida, en la actualidad no hay ninguna debidamente objetiva ni reconocida de forma universal. Sin embargo se pueden citar 40 algunasdefiniciones: Para la Organización Mundial de la Salud (O.M.S.) el estrés es "el conjunto de reacciones fisiológicas que prepara al organismo para la acción". Para la Real Academia de la Lengua Española (RAE), el estrés se define como la tensión provocada por situaciones agobiantes que originan reacciones psicosomáticas o trastornos psicológicos en ocasiones graves. Dado que el estrés término se ha utilizado bastante vagamente, se han formulado a menudo, muchas definiciones confusas y contradictorias. Cabe decir, a rasgos generales, que el estrés no es simplemente la tensión nerviosa, es una reacción que se produce desde los animales inferiores, que no tienen sistema nervioso, e incluso en las plantas (Bravo & Gortari, 2007). Para Hans Selye (1956), pionero en los estudios sobre el estrés, pero poco reconocido debido a las dificultades que presentaron sus métodos, se en esta relación del estrés, es importante definir los estímulos, a lo que el proponía: “un alarmógeno es naturalmente, lo que produces estrés, por lo cual es evidente que cualquier factor es un alarmógeno en mayor o menor grado de acuerdo con la habilidad para producir estrés, es decir cambios inespecíficos”. Los estímulos provocadores del estrés, cuando son intensos, prolongados o no específicos, dan lugar según Selye, a un síndrome denominado Síndrome General de Adaptación (SGA) (Bravo & Gortari, 2007). Otras perspectivas, como Woechel y Shebliske (1998) establecen que los estímulos pueden ser situaciones positivas o negativas y por obligación conllevarán una respuesta; en el humano, la respuesta al estrés se expresa bajo diversas conductas y movimientos que condicionan la experiencia psicológica de cada individuo, como el enojo, la depresión, la ansiedad o hiperactividad. Esto, gracias a la capacidad de racionalizar el medio externo y generar una respuesta, ya sean respuestas cognitivas y de comportamiento y emocionalmente: sistemas límbico, neuroendocrino y neurovegetativo. Uno de los inconvenientes es que los estados anteriormente descritos también pueden generar estrés, es decir, el estrés también se puede manifestar como respuesta (Bravo & Gortari, 2007). Finalmente, se debe decir que la respuesta del organismo está dirigida a recuperar la homeostasis del cuerpo y el estado de normalidad. En los casos en los que el estrés se transforma en crónico se genera un estado continuo de ansiedad y termina desarrollando patologías más complejas; el estrés, es considerado como un estímulo que actúa sobre el individuo y que da lugar a una respuesta, pero también es la respuesta fisiológica o psicológica que sucede en un individuo ante un estresor externo o ambiental. Finalmente, el estrés es también la interacción entre los estímulos ambientales y la respuesta automática o idiosincrasia del individuo (Slipak, 2007 parafraseado). Esta interacción final dará como resultado la respuesta del organismo al procesar los estímulos y los factores estresantes generales, realizando cambios bioquímicos, hormonales, físicos etc., preparando al organismo para accionarse y reaccionar coherentemente con la situación o circunstancia, con el objetivo final de recuperar el equilibrio perdido o alterado. Para tales fines, Selye describe el SGA (Selye, 1975), como una respuesta sistemática y su patrón 41 característico, encuadrando todos los cambios inespecíficos que se desarrollan a través del tiempo, durante una exposición prolongada a un estímulo. Se constituye por tres fases: La primera es una reacción de alarma, que abarca una etapa de choque inicial del sujeto con el estímulo, caracterizada por una resistencia disminuida y una etapa de contrachoque en la cual empiezan a funcionar los mecanismos de defensa (Cofer & Appley, 1982; Worchel & SShebilske, 1998; Brannon & Feist,2000). Durante la fase se liberan las hormonas ya mencionadas, dentro del torrente sanguíneo, originado por ejemplo, un incremento en la tasa cardiaca y respiratoria. Ningún organismo puede mantenerse de manera indefinida en un estado de alarma, de manera que si el estresor es tan fuerte que la resistencia queda disminuida se puede provocar la muerte; una segunda etapa es la fase de resistencia, donde el cuerpo retoma su nivel de base y la adaptación es óptima, caracterizada por ser biológica y fisiológicamente diferente a la fase anterior, pero que con el transcurrir del tiempo se agota, momento en el cual aparece la tercera etapa que es la fase de agotamiento, la cual consiste en el derrumbamiento de las respuestas de adaptación luego de una larga y continua exposición al tensor. En esta última fase aparecen síntomas presentes en la primera fase de reacción de alarma, como envejecimiento prematuro, taquicardia, infartos, trombosis, úlceras e inclusive la muerte (Cofer & Appley, 1982; Worchel & SShebilske, 1998; Brannon & Feist, 2000).
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7. METODOLOGÍA: 7.1 Enfoque metodológico:
En la presente investigación se aplicará un método de análisis cualitativo, del cual se puede decir, ha tenido gran éxito entre los investigadores contemporáneos. El método cualitativo o método no tradicional, de acuerdo con Bonilla y Rodríguez (2000), se dirige a profundizar en casos específicos, en el cual la prioridad no es medir, sino por el contrario, cualificar y describir el fenómeno social a partir de características determinantes. El método cualitativo es direccionado hacia entender una situación social como un todo, teniendo en cuenta sus propiedades y su dinámica. Es un tipo de investigación que a pesar de ser flexible, no pretende menos exigencia en términos de sistematización y robustez metodológica (Pérez, 1994). Lo que la hace tan válida como la cuantitativa y su diferencia radican en la utilidad y capacidad heurística que poseen. El trabajo cualitativo comienza con la observación detallada y próxima a los hechos, acercándose en busca de lo específico y local dentro de lo cual pueden o no descubrirse ciertos patrones, tiene como objetivo la captación y reconstrucción del significado, es un método con un lenguaje básicamente conceptual y metafórico; su modo de captar la información no es estructurado, sino flexible y desestructurado, teniendo un procedimiento más inductivo que deductivo. Este método no es una actividad unidimensional y lineal, por el contrario, opera en dos dimensiones y de manera circular, no solo se observan y graban datos, sino que se estrecha un dialogo permanente entre el observador y lo observado, entre inducción (datos) y deducción (hipótesis) se complementa con una reflexión analítica permanente entre lo que se capta del exterior y lo que se busca.
7.2 Técnica de investigación El método es, el procedimiento a través del cual se va a llevar a cabo la investigación pero dicho método tiene diferentes formas de ser aplicado. En el análisis cualitativo las técnicas se dividen en dos ramas: Técnicas de investigación documental y Técnicas de investigación de campo.
A su vez, la investigación documental se subclasifica en: Investigación documental bibliográfica, Investigación documental hemerográfica, Investigación documental audiográfica, Investigación documental videográfica, Investigación documental iconográfica y Análisis de contenido. Con base en lo anterior y según el problema de investigación central de la presente investigación, se elige como técnica de investigación el análisis documental, dentro del cual son fundamentales las observaciones o datos contenidos en escritos de diversos tipos (Tena, Rivas-Torres, 1988). 43
A través del análisis documental, se conocerán aquellos datos relevantes sobre la estructura de la investigación en curso, así como otras investigaciones que ya se hayan realizado, las cuales serán de gran utilidad; el análisis documental consiste en revisar aquella información estadística y de opinión contenida en informes, anuarios estadísticos, estudios ya realizados, libros y textos que aborden aspectos fundamentales de la investigación, la cual será a través de cuestionarios (Escudero, 2004). En la presente Investigación, se realizará una revisión a los documentos, textos, libros, revistas, artículos, vídeos e imágenes seleccionados que traten desde las diferentes áreas, perspectivas y disciplinas el problema de investigación planteado, es decir, está recopilación de documentos permitirá sustraer la información más relevante y específica a través de una entrevista o cuestionario del mismo, para realizar finalmente una triangulación y complementación de la información que permita dar respuesta al problema planteado.
Este análisis se basa en un proceso de recopilación, revisión, identificación y organización de la información seleccionada, que sin ser copiada de manera literal ni sustraída completamente, tendrá un importante rigor teórico y científico, que validará el proceso. Se basará entonces sobre lo que es necesario sustraer de los documentos para hacer coherente el proceso. En algunos aspectos, la información aparentará ser discontinua o seccionada, lo cual tiene como único fin, enriquecer cada categoría y subcategoría planteada que finalmente será integrada, triangulada y relacionada en un posterior análisis de la información, que es el paso siguiente de la técnica elegida.
Finalmente, la investigación arrojará unos resultados definidos en las conclusiones, donde se dará una explicación final del análisis documental realizado que responda a los objetivos y a la hipótesis planteada. Los documentos seleccionados para los fines investigativos, pueden ser entrevistados o cuestionados, mediante preguntas implícitas, además de que se les puede observar, como señala Ruiz Olabuénaga e Ispizua, 1989, con la misma intensidad y emoción con la que se observa cualquier hecho cotidiano y popular; de manera que en este caso la lectura es una mezcla de entrevista, cuestionamiento y observación, que permitirá seleccionar y analizar datos que están en los documentos ya producidos para estudiar el problema o fenómeno ya delimitado, es decir se realizará una investigación basada en fuentes secundarias. Para esta investigación se realizarán entrevistas a los documentos.
7.3 Unidad de análisis. Las unidades de análisis partirán de los diferentes documentos investigados. Para la presente investigación, se partirá de una tipología de documentos clasificados según su formato: Escritos: libros, artículos, revistas, informes, tesis y ensayos. Visual: Imágenes y fotografías. 44
Audiovisual: Videos y documentales. A partir de los documentos, se definirán unas subunidades de análisis, es decir, la manera en que se adoptará la información de los documentos, para lo cual se plantea realizar citas textuales, intratextuales, resúmenes, seleccionar párrafos y/o palabras y frases, todos codificados bajo las subcategorías, criterios e indicadores establecidos a continuación. Los documentos seleccionados, procederán de diferentes fuentes: entre las cuales se encuentra la Biblioteca Luis Ángel Arango, la cual cuenta con una amplia variedad de libros del área de investigación a los cuales se tiene libre acceso, gracias a ser una entidad pública, pero además, permite tener acceso no solo a libros de texto, revistas y material audiovisual, sino acceso a las bases de datos significativas como lo son: Science Direct, Scielo, MedicalPlus, PubMed, Journals, etc, a las que también se puede tener acceso desde la plataforma de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, en calidad de estudiante. A esto, se suma la adquisición de libros por su costo, en las diferentes editoriales autorizadas.
7.4 Análisis de categorías Las categorías son los diversos enfoques del objeto de estudio, a través de las cuales se logrará tener mayor amplitud en el análisis, para lograr los fines esperados. En la presente investigación se adoptará como categoría principal “Estrés y aprendizaje desde la neurociencia”, términos que abarcará el objeto de estudio. De esta categoría de investigación, se desprenderán tres subcategorías importantes, que a su vez derivan unos criterios e indicadores fundamentales y concretos sobre los cuales se profundizará: Primero, neurociencia, pero no como la definición de una rama de la ciencia, sino como una perspectiva científica, que permita dar explicación a diferentes procesos y criterios relacionados, desde la cual se posiciones neurobiológicas y neurofuncionales de varios criterios como el cerebro, la conducta y su relación con el proceso cognitivo. Una segunda subcategoría es, aprendizaje y memoria, desde la cual, se resaltará la importancia del proceso de aprendizaje y como este se concibe a partir de las diferentes teorías; describir las memorias implícitas y explicitas y su consolidación como parte fundamental de este proceso, en el cual intervienen sin número de vías neurológicas y es dependiente de las alteraciones de su entorno.
En tercer lugar, el estrés, será explicado desde la neurociencia, la bioquímica y la sociología, debido a que es un fenómeno constante en el ser humano, es decir, y como se citó anteriormente, el estrés hace parte de la vida del ser humano, no se puede vivir sin estar sometido algún tipo de estrés. Para lograr un adecuado enfoque necesario para realizar una documentación y profundización importante sobre su definición, la cual es demasiado amplia y poco concreta. Otros factores importantes son el estímulo, la respuesta y su interacción y el Síndrome general de adaptación (SGA). Criterios que en su profundización, permitirán comprender y explicar desde lo histórico la concepción de este concepto, con el fin de asociarlo y limitarlo al objeto de investigación que es el proceso de aprendizaje. 45
7.4.1. CATEGORÍAS: Tabla 2. Cuadro de categorías y subcategorías, objeto de investigación.
CATEGORIAS SUBCATEGORIAS CRITERIOS INDICADORES
Neurociencia Cerebro Estructura Función
Neurona – conexiones sinápticas. Conducta Percepción Decisiones.
Desarrollo cognitivo. Solución de problemas. Estrés y aprendizaje desde la Aprendizaje y Habituación neurociencia. Memoria Memoria implícita Condicionamiento clásico. Condicionamiento instrumental. Aprendizaje perceptivo Aprendizaje motor. Memoria explícita. Memoria semántica Memoria episódica Memoria declarativa/racional Memoria largo plazo
Consolidación de la Memoria corto plazo. memoria
Estímulo Habituación Estrés Estímulo Condicionamiento clásico Respuesta Condicionamiento instrumental. Aprendizaje perceptivo Aprendizaje motor. Memoria semántica Respuesta Memoria episódica Interacción Memoria declarativa/ racional. Estímulo – Respuesta Síndrome General de Alarma Aprendizaje (SGA)
Síndrome General de Resistencia Aprendizaje (SGA) Adaptación
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7.5 Diseño de instrumentos
7.5.1 Cuestionario: Según lo descrito en líneas anteriores, la técnica de análisis documental, enmarcada en la metodología de investigación cualitativa, permite que se apliquen diversos instrumentos para su desarrollo. En la presente investigación, se ha determinado que los documentos seleccionados deben ser entrevistados y/o cuestionados, con el fin de sustraer la información fundamental en torno al problema de investigación planteado. Para el presente trabajo se utilizarán como instrumentos tres cuestionarios, de los cuales se puede decir que son una técnica elaborada para sondear las opiniones de un grupo relativamente numeroso de sujetos, los cuales en este caso serán las diferentes tipologías de documentos seleccionados.
El cuestionario es una técnica muy representativa de la investigación cualitativa y se diseñarán de aproximadamente de 15 a 20 preguntas, con el fin de recoger y analizar la suficiente información textual y visual, de la manera más concreta, según cada categoría elegida y sus criterios. Debido a que los objetos de estudio no pueden ser tratados de una manera personal, la mejor técnica es un cuestionario, que aporta veracidad, objetividad y facilidad de aplicación teniendo en cuenta el tipo de investigación que se lleva acabo (Sierra Bravo, 1985). El cuestionario es un instrumento abierto, y tiene la característica de que puede ser respondido de múltiples formas; es decir, las unidades de análisis cubrirán esta expectativa. La formulación del instrumento debe coincidir con diferentes directrices, entre las cuales están las preguntas proyectivas: que dan lugar a expresar pensamientos, sentimientos, actitudes etc., descriptivas: que preguntan para ampliar la información sobre un concepto y evaluativas; las cuales solicitan un juicio de valor. Respecto a la estructura se formularon preguntas de identificación (Sierra Bravo, 1985) que permitieran caracterizar los indicadores establecidos y dirigirlos hacia el objeto de estudio (Ver Anexo 1). Finalmente, los instrumentos sustraerán la información teórica y cualitativa más relevante y precisa de los documentos, permitiendo entonces dar partida a los análisis posteriores y las conclusiones que den cierre a la investigación.´
7.6. Tratamiento de la información. Los datos cualitativos que se obtendrán serán estructurados en tres capítulos, acordes a las categorías de evaluación expuestos en la sección 7.4.1, debido al tipo de investigación aquí aplicado, se requiere realizar la documentación e ir simultáneamente analizando los criterios de cada categoría, relacionándolos y contestando progresivamente el cuestionario que esta dirigido a dar solución al problema de investigación.
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8. NEUROCIENCIA
8.1. Estructura y función del cerebro.
El cerebro humano es la parte más grande del encéfalo y está ubicado en las fosas craneales anterior y media, donde ocupa la concavidad de la bóveda craneal, se encarga de recibir, integrar y procesar información, para luego enviar diferentes señales con el fin de regular las infinitas funciones en el organismo; es por tanto, uno de los órganos más sofisticados que existen en el reino animal, su peso oscila entre un kilo a un kilo y medio. El cerebro es el órgano del pensamiento y sirve como punto de control del sistema nervioso, lo que nos permite poseer las cualidades asociadas con la conciencia tales como la percepción, la comunicación, la comprensión y la memoria (Snell, 2006). El cerebro se encuentra dividido en el diencéfalo y el telencéfalo; el primero forma la parte central, y el telencéfalo, forma los hemisferios cerebrales, uno izquierdo y otro derecho, que consisten en elevaciones (circunvoluciones) y valles (surcos), con una fisura cerebral longitudinal que separa los hemisferios y se encuentran conectados entre sí por medio del cuerpo calloso. El cuerpo calloso es una potente red de fibras nerviosas que conecta y conjuga las actividades de ambos hemisferios, permitiéndoles comunicarse, transmitir la información necesaria para la memoria y el aprendizaje (Snell, 2006). Los dos hemisferios parecen estar organizados en forma simétrica. El lado izquierdo gobierna la parte derecha del cuerpo, y el lado derecho gobierna la parte izquierda (Sambrano, 1997). Desde lo cultural se ha tenido una tendencia generalizada hacia el uso predominante de una parte del cerebro el lado izquierdo: racional, analítico y crítico, y en menor medida el lado derecho (artístico, imaginativo y creativo). Debido a que se sabe que se tienen infinitas maneras de asimilar los estímulos provenientes del medio, según la parte del cerebro que tengamos más desarrollada, se puede ser analítico, global, emotivo o riguroso (según el predominio del hemisferio izquierdo o del derecho) (Sambrano, 1997).
Pero, bien es cierto que se utiliza una u otra parte del cerebro, según las necesidades, según la actividad que se realice o según el estado de ánimo, sin embargo, como se mencionó anteriormente, se tiene una predominancia de uso de uno de los dos hemisferios, Ahora bien, según Sambrano, 1997; se tiene más de un cerebro, quien se basa en las investigaciones de científicos como Mac Lean y Papez, quienes declaran que “el cerebro es más bien tres en uno”, en la base, se tiene un cerebro primitivo que rige todas las funciones instintivas, tales como la sed, el sueño, el sexo y las conductas automáticas y rutinarias, su actuación es involuntaria e inconsciente, a esta estructura se le denomino cerebro reptil. La evolución lleva a que por encima de este se encuentre un cerebro encargado de regir las diferentes emociones, las respuestas metabólicas y los sentimientos, un poco más consciente que el reptil; finalmente, de forma más externa, se encuentran los hemisferios izquierdos y derechos, que comprenden lo que se conoce como neocorteza (Sambrano, 1997). 48
Para una mayor comprensión de los objetivos de estudio (estrés y aprendizaje) se ha de profundizar sobre la estructura funcional y anatómica del cerebro, a continuación una descripción de las principales partes del cerebro: El Diencéfalo: Se extiende por la parte posterior del tercer ventrículo cerebral hasta el punto donde se continúa con el acueducto cerebral y por delante hasta los forámenes interventriculares. Su superficie está formada por las estructuras hipotalámicas y otras que incluyen, de adelante hacia atrás, el quiasma óptico, con el tracto óptico a cada lado, la superficie superior del diencéfalo está oculta por el fornix, que es un haz grueso de fibras que se origina en el hipocampo del lóbulo temporal y se arquea hacia atrás sobre el tálamo para unirse al tubérculo mamilar (Snell, 2006).
La superficie lateral está limitada por la cápsula interna de sustancia blanca y consiste en fibras nerviosas que conectan la corteza cerebral con otras partes del tronco del encéfalo y la medula espinal, la superficie medial del diencéfalo está formada en su parte superior por la superficie medial del tálamo y en su parte inferior, por el hipotálamo. Estas dos áreas están separadas entre sí por un surco poco profundo, el surco hipotalámico (Snell, 2006). El diencéfalo puede dividirse en cuatro partes principales: 1. El tálamo, 2. El subtálamo, 3. El epitálamo y 4. El hipotálamo13. 1. Tálamo: su nombre significa:<
2. Subtálamo: el subtálamo se encuentra por debajo del tálamo y por ende, está situado entre el tálamo y el segmento del mesencéfalo; en sentido cranomedial se relaciona con el hipotálamo. su estructura es extremadamente compleja, entre los grupos de células nerviosas hallados en el subtálamo se encuentran los extremos craneales de los núcleos rojos y la sustancia negra. El núcleo subtalámico tiene la forma de una lente biconvexa y tiene conexiones importantes con el cuerpo estriado, por lo cual participa en el control de la actividad muscular. También contiene muchos tractos importantes que se dirigen desde el tegumento hasta los núcleos talámicos14.
13 Snell D.K., (2006). Capítulo Capítulo 7. El cerebro, (6ta Eds), Trad. Editorial Médica Panamericana S.A., Título Original: Clinical Neuroanatomy, Madrid, España.
14 Ibbit,4. 49
3. Epitálamo: Constituido por los núcleos habenulares, los cuales son un grupo pequeño de neuronas ubicados por dentro de la superficie posterior del tálamo, se cree que es un centro para la integración de vías olfatorias, viscerales y somáticas; también está formado por varias conexiones y la glándula pineal o también llamada cuerpo pineal, donde se encuentran dos tipos de células, los pinealocitos y las células de la glía. En la actualidad es reconocida como una glándula endocrina capaz de influir en las actividades de la hipófisis, los islotes de Langerhans del páncreas, las paratiroides, las glándulas suprarrenales y las gónadas, las secreciones pineales, alcanzan sus órganos diana a través del torrente sanguíneo o del líquido cefalorraquídeo. Tiene acciones inhibitorias de forma directa e indirecta, en la producción de hormonas o en la secreción de factores liberadores por el hipotálamo respectivamente y desempeña un papel importante en la regulación de la función reproductiva (Snell, 2006).
4. Hipotálamo: Está situado bajo el tálamo de ahí su nombre, desde el punto de vista anatómico, se puede decir que es un área relativamente pequeña del encéfalo que se encuentra ubicada cerca del sistema límbico, el tálamo, los tractos ascendentes y descendentes y la hipófisis, están compuestos por pequeñas células nerviosas que están dispuestas en grupos o núcleos; el hipotálamo controla e integra las funciones del sistema nervioso autónomo y los sistemas endocrinos y desempeña un papel vital en el mantenimiento de la homeostasis corporal. Regula la temperatura corporal, el ritmo circadiano, el hambre, la sed, y determinados aspectos relacionados con la reproducción y con el placer, otras actividades como la regulación de los líquidos corporales y las emociones (Kaku, 2014).
El cerebro, se encuentra dividido en dos partes: el hemisferio derecho y el izquierdo, como se mencionó anteriormente, lo que es conocido como el Telencéfalo; los hemisferios cerebrales conforman la mayor parte del encéfalo y cubiertos por la corteza cerebral, los ganglios basales y el sistema límbico (Alcaraz, 2001). Los hemisferios cerebrales están separados por una cisura sagital profunda en la línea media, la fisura longitudinal cerebral. La fisura contiene el pliegue de duramadre con forma de hoz, para aumentar al máximo el área de la corteza cerebral, la superficie de cada hemisferio cerebral forma pliegues o circunvoluciones que están separados entre sí por surcos o fisuras (Snell, 2006).
Dichos hemisferios se encuentran conectados entre sí por medio un importante tracto de neuronas, conocido como cuerpo calloso, que permite la comunicación entre ambas divisiones (Carson, 2012). Hasta mediados del siglo XX se descubrió que los hemisferios son cerebros completos, cada uno con sus propias características, cada uno con su personalidad y preferencias.
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Tabla 3 Funciones de los hemisferios.
HEMISFERIO IZQUIERDO HEMISFERIO DERECHO Vocablos, lectura y escritura, lenguaje, Modelos geométricos, reconocimiento memoria verbal, habla, matemática, facial, sonidos medioambientales, proceso objetivo, resolución sistemática de melodías, acordes musicales, memoria no un problema, pensamiento abstracto, verbal, sentido de la orientación, rotación proceso secuencial, análisis, resolución mental de formas, evitación de emociones, lógica de problemas, abordaje de las pensamiento concreto, proceso paralelo, emociones. imagen holística frente a los detalles.
Nota Tomado y adaptado: Sehlley Carson, Una Excursión por su Cerebro Creativo, Tu Cerebro Creativo, 2012. Durante la década de los sesenta el Premio Nobel de 1981, doctor Roger Sperry del Instituto tecnológico de California, y Michael Gazzaniga, realizaron experimentos con varios pacientes con el cerebro dividido, los pacientes tenían, pues, dos cerebros cuyas ideas estaban a menudo en conflicto, demostrando así que cada parte tenia tareas distintas, el doctor Sperry estaba tratando a personas con epilepsia, que sufrían intensas convulsiones en ocasiones, el tratamiento consistió en seccionar el cuerpo calloso, que como ha sido dicho en líneas anteriores, conecta los dos hemisferios cerebrales, este procedimiento ponía fin a la retroalimentación errada y a las convulsiones. Lo más común, es que los hemisferios se complementen entre sí a medida que los pensamientos pasan frecuentemente de uno a otro (Kaku, 2014). El doctor Sperry, tras los estudios de minuciosos estudios de pacientes con cerebro dividido, concluyó que en un solo ser coexistían dos mentes diferentes, escribió que cada hemisferio es <
15 Carter R., Mapping the Mind, Barkeley, University California Press, 1998, Trad: El Nuevo Mapa del Cerebro 51 letras de Scrabble. Como resultado al preguntarle al hemisferio izquierdo sus planes posteriores a la graduación, este respondió que quería ser dibujante, sin en cambio, el derecho deletreo las palabras “piloto de carreras”. Lo que demostró que cada uno tenía ideas propias (Kaku, 2014). Los hemisferios anteriormente descritos están cubiertos por una delgada capa de neuronas que es llamada corteza, la cual es arrugada para así obtener ocupar más superficie. La parte superior de cada “arruga” es conocida como circunvolución, y la parte plegada se conoce como surco, es sorprendente y cabe resaltar que en casi todos los cerebros las arrugas principales se encuentran en el mismo lugar, a tal punto que los científicos les han puesto nombre a las principales y son utilizadas como puntos de referencia en el cerebro (Carson, 2012).
Las neuronas de la corteza tienen un aspecto opaco y grisáceo denominadas <
8.1.1 Lóbulos de los Hemisferios Cerebrales: El lóbulo frontal: se encuentra ubicado en la corteza prefrontal, si se sufrieran daños en esta zona donde se procesa la mayor parte del pensamiento racional, puede verse afectada la capacidad para hacer planes y proyectarlos en el futuro, como le sucedió a Phineas Gage (Ver anexo 2) (Kaku,2014), Louis Pierre Gratiolet (1815-1865), quien contribuyó intensamente con el conocimiento de las circunvoluciones cerebrales, lo divide en dos partes: la orbital y la 52 frontal, en las que se distinguen tres pliegues , inferior, medio y superior, siendo el último el más importante, debido a que entre más circunvoluciones presente, indica mayor perfección (Pribram, Martín, 1995). Anatómicamente hablando, este lóbulo ocupa el área anterior al surco central y superior al surco lateral, cuya superficie superolateral está dividida por tres surcos en cuatro circunvoluciones ya mencionadas (Snall, 2006). El lóbulo frontal desde su aspecto funcional se divide en dos partes: una parte controla el movimiento motor, y la otra denominada corteza prefrontal (CPF) dirige el centro de procesos del pensamiento como los son la toma de decisiones, la proyección del futuro y lo que debatidamente es conocido como conciencia (Carson, 2012). En síntesis, el lóbulo frontal puede ser denominado cómo “el órgano de la inteligencia”, debido a que en él se coordinan los efectos de los demás centros corticales, regula las actividades de las neuronas (sensitivas y/o motoras), sin importar los estados afectivos y perceptivos del individuo, representa, por lo tanto, el elemento nervioso (Pribram, Martín, 1995). “es el órgano del bien y del justo reencontrarse del individuo en el ambiente social y cósmico” (Bianchi, 1920) Lóbulo parietal: desde la neuroanatomía se puede decir que este lóbulo ocupa el área comprendida por detrás del surco central y por encima del surco lateral; se extiende hacia atrás hasta el surco parietooccipital. La superficie lateral del lóbulo está dividida por dos surcos en tres circunvoluciones (Snall, 2006), este hemisferio controla e interpreta las atención de las sensaciones y la representación de nuestro cuerpo, una lesión en esta área crearía dificultades para localizar las partes del propio cuerpo (Kaku, 2014). Lóbulo temporal: Forma las caras laterales de los hemisferios, entre el lóbulo frontal y el occipital, ocupando el área inferior al surco lateral, Su superficie lateral está dividida en tres circunvoluciones por dos surcos, se halla delimitado en la parte anterior por la cisura de Silvio, y en la parte anterior por la línea parieto-occipital (Alcaraz, 2001) Los surcos temporales superior y medio discurren paralelos al ramo posterior del surco lateral y dividen el lóbulo temporal en las circunvoluciones temporales superiores, media e inferior (Snall, 2006), la función principal de este lóbulo es controlar el lenguaje, lo cual ocurre exclusivamente en el lado izquierdo, también se encarga del reconocimiento visual de los rostros y determinados sentimientos y emociones, las lesiones en este lóbulo pueden hacer que se pierda la capacidad del habla o puede crear la incapacidad de reconocer rostros conocidos (Kaku,2014). El lóbulo occipital: se encuentra superior a el cerebelo, en la fosa craneal posterior y ocupa la pequeña área situada por detrás el surco parietooccipital, su función principal es la de recibir y procesar la información visual captada por los ojos, las lesiones en esta área pueden causar ceguera y problemas visuales. (Morton, Foreman & Albertine, 2011). Otras partes fundamentales del cerebro son el tronco cerebral, el cerebelo y el sistema ventricular, la amígdala, ganglios basales, cuerpos mamilares: 53
El tronco cerebral: está conformado por el mesencéfalo, protuberancia y bulbo raquídeo, el mesencéfalo es también conocido como cerebro medio y contiene los núcleos del nervio motor ocular común y el nervio troclear, los nervios craneales III y IV, respectivamente; el bulbo raquídeo es también comúnmente llamado médula, tiene como principal función ser el centro reflejo autonómico que transmite el control motor visceral para el corazón, los vasos sanguíneos, el sistema respiratorio y el tracto gastrointestinal (Morton, Foreman & Albertine, 2011). El Cerebelo: está integrado por los núcleos cerebelosos y la corteza cerebelosa, se encuentra en la fosa craneal anterior junto con el tronco, tiene como función ayudar en la coordinación de la contracción del músculo esquelético, funciona de manera subconsciente, proporcionando a los músculos esqueléticos en el momento preciso las contracciones necesarias para los movimientos de los músculos coordinados lisos (Morton, Foreman, Albertine, 2011). Sistema ventricular del cerebro: se define como un conjunto de cuatro cámaras dentro del cerebro, continúas con el canal central de la médula espinal. El líquido cefalorraquídeo (LCR) fluye dentro de estas cámaras y sirve como un cojín de líquido, que proporciona flotabilidad al cerebro y la médula espinal, finalmente cabe anotar que el sistema de abastecimiento de Sangre al Cerebro es bastante amplio y procede de la irrigación arterial de dos fuentes, la carótida interna y las arterias vertebrales16. Ganglios basales: son un conjunto de núcleos subcorticales interconectados y situados principalmente en el encéfalo anterior basal. Los principales núcleos de los ganglios basales son los siguientes; caudado, putamen, globo pálido, núcleo subtalámico y substancia negra (Redolar, 2012). Amígdala: El núcleo amigdalino o también conocido como amígdala cerebral, su nombre significa “almendra”, está localizado en el vértice del lóbulo temporal frontal, al borde del ventrículo lateral, es aquí donde residen las emociones, particularmente el miedo, donde se registran y se generan inicialmente las emociones, debido a que recibe la información sensorial generalizada, donde se desataca la olfatoria, recibe proyecciones importantes de las áreas neocorticales frontales y temporales; participa en la integración de toda la información sensorial, expresada en el cuidado de las área sexual, alimentaria, la agresividad y el comportamiento emocional (Jiménez-Castellano y col, 1999; Kaku, 2012). En la actualidad, existen dos posturas frente a la función que ucmple este órgano en los procesos de aprendizaje y memoria; los autores como Larry Cachill y James L. McGaugh,
16 Morton D.A., Foreman K, Albertine K.H. (2011). Chapter 16. Brain. In Morton D.A., Foreman K, Albertine K.H. (Eds), The Big Picture: Gross Anatomy.Retrieved December 28,2014 fromhttp://accessmedicine.mhmedical.com/content.aspx?bookid=381&Sectionid=40140024.
54 postulan que la amígdala posee una función moduladora del almacenamiento de la información que tiene lugar en otras estructuras. Por otro lado, autores como Michael Fanselow y Joseph LeDoux, sugieren que en esta estructura puede almacenarse algún tipo de memoria, sobre todo aquellas de contenido emocional, como se afirmó en las primeras líneas, puesto que en la amígdala se han encontrado mecanismos de plasticidad sináptica como consecuencia de diferentes aprendizajes de tareas de memoria implícita, como el condicionamiento del miedo (Redolar, 2012). Hipocampo: Existen cerca de dos conjuntos de neuronas en el hipocampo de un ratón, según varios estudios realizados, que se han denominado CA1 Y CA3, neuronas, que se comunican entre sí cada vez que el ratón aprende una nueva tarea, las señales de estos dos grupos de neuronas no parecían seguir ningún patrón, recopilaron datos de millones de señales hasta conseguir determinar la relación entre señales eléctricas de entrada y de salida. En los humanos el Hipotálamo interviene en el procesamiento de los recuerdos, los científicos afirman que existe un gran potencial en esta técnica en el tratamiento de derrames cerebrales, demencia, alzhéimer y muchos otros problemas que se producen cuando una región del cerebro resulta dañada o se deteriora (Kakú, 2014).. Muchos de los recuerdos son codificados en el hipocampo; en la retina hay alrededor de ciento treinta millones de células, llamadas <
8.2 Tecnologías encargadas del conocimiento de la estructura y función del cerebro.
Durante los últimos veinte años se han desarrollado imponentes tecnologías que permiten escudriñar profundamente el cerebro, y de la mano se han generado incontables descubrimientos por parte de los científicos que las aplican, una de las bases que cimento esta evolución científica es la Resonancia Magnética, seguida de la resonancia magnética funcional, la resonancia magnética de difusión, los escáneres electroencefalogáficos, los escáneres PET, el escáner electromagnético transecraneal, la magnetoencefalografía , la estimulación cerebral profunda, la optogenética, técnicas de última generación como: clarity. Explicados a continuación: 55
8.2.1 Imagen por Resonancia Magnética: Esta técnica se fundamenta en un principio de radiación electromagnética, cuyas ondas penetran sin ningún inconveniente, permitiendo impresionantes imágenes del funcionamiento interno del cerebro durante la experiencia de sensaciones y emociones; es indoloro y tarda entre aproximadamente 30 y 60 minutos. La tecnología de MRI, está diseñada por un par de grandes bobinas capaces de producir un fuerte campo magnético, este imán alcanza a pesar hasta una tonelada, ocupar gran espacio y costar millones de dólares, por lo cual el aparato se encuentra solo en una habitación y es dirigido a través de una ventana, el paciente se introduce recostado en un cilindro o túnel, y se comunican con él a través de un intercomunicador (Kaku, 2014) (Rosales, 2003).
Los impulsos de la energía son utilizados para excitar los protones, cuando se activan los núcleos de los átomos en el interior del cuerpo, estos se alinean paralelamente siguiendo la dirección del campo. A continuación, se genera un pequeño pulso de energía de radio, que hace que algunos de esos se volteen. Al interrumpir las ondas, los protones excitados pierden su energía extra, volviendo a su posición normal, cuando esto sucede, emiten un pulso secundario de energía de radio, que se analiza en el aparato de imagen por resonancia magnética, los ecos que generan el aparato de imagen por resonancia magnética permiten a los científicos generar extraordinarias imágenes del interior del cerebro. La información es transformada por los ordenadores por la transformación de Fourier, produciendo como resultados increíbles diagramas tridimensionales del cerebro (Kaku, 2014) (Rosales, 2003).
Figura 10: Izquierda: imágenes captadas por Resonancia magnética. Derecha: sujeto entrando a cámara de RMN, compuesta por dos grandes imanes. Recuperado: https://www.google.com/imghp?hl=es-419 8.2.2 Resonancia Magnética Funcional (fMRI) Es una técnica inventada desde 1990, y se basa en la detección in vivo de la presencia de oxígeno en la sangre del cerebro, puede registrar cambios hemodinámicos cerebrales que acompañan la activación neuronal y permite la evaluación funcional de regiones encargadas de la sensorialidad, motricidad, cognición y procesos emocionales en cerebros normales y patológicos; debido a que el oxígeno es vital para proporcionar energía a las neuronas, se puede trazar indirectamente el flujo de energía eléctrica de las neuronas siguiendo la 56 trayectoria de la sangre oxigenada, y así mostrar como interaccionan las diferentes regiones del cerebro. Es sorprendente como al trazar el camino que recorren los pensamientos, este tipo de escáneres aportan información valiosa sobre enfermedades degenerativas como lo son el alzhéimer, el párkinson entre otras. Es necesario resaltar la precisión de esta técnica, en cuanto a localizar diminutas áreas del cerebro, de hasta menos de un milímetro, fMRI permite reconocer puntos en una pantalla bidimensional llamados “píxeles” y también un conjunto tridimensional de miles de elementos unitarios de volumen denominados “vóxeles” dando como resultado un luminoso conjunto tridimensional de miles de puntos de colores en forma de cerebro (Kaku, 2014) (Rosales, 2003)
Figura 11: Izquierda: imágenes captadas por Resonancia magnética funcional durante la actividad cerebral. https://www.google.com/imghp?hl=es-419 8.2.3. Imagen por Resonancia Magnética de Difusión (DTI). DTI por sus siglas en inglés: diffussion Tensor Imaging, es una técnica que comenzó a desarrollarse por Stejskal y Tanner, quienes fueron los primeros en aplicar la propiedad de la difusión en las secuencias de RM en 1965, para 1986 Le Bihan desarrolló la primera imagen de difusión en una RM cerebral, en la actualidad es una técnica de gran importancia ya que ha sido utilizada en los últimos años para diagnosticar patologías intracraneales, en especial el accidente cerebro vascular isquémico; Esta técnica es famosa gracias a su rapidez y la sencillez de su interpretación (Kakú,2014) (Soffia, 2009) (Desviar, Martinez, et al., 2011).
La técnica de DTI se basa en detectar en tiempo real el flujo aleatorio de las moléculas de agua en el tejido cerebral, ya que recorre las vías nerviosas del cerebro; la difusión es una propiedad física que describe el movimiento browniano o aleatorio de las moléculas de agua en un tejido, como respuesta a una energía térmica, permite obtener imágenes fantásticas gracias a que la señal de difusión proveniente de los tejidos se obtiene a partir del movimiento molecular en tres compartimientos específicos donde se localiza el 75% de agua: el extracelular, el intracelular y el espacio intravascular, este último espacio muestra una mejor difusión, por lo que es importante en la detección de tumores con importante vascularización, 57 ya que muestra una señal más intensa de difusión. Gracias a estas imágenes los científicos pueden determinar al instante como están conectados entre sí distintas partes del cerebro; a pesar de esto, se presentan dificultades con su resolución temporal al no ser tan buena como otras técnicas, ya que tarda casi un segundo en seguir el recorrido de la sangre por el cerebro siendo que estas señales eléctricas recorren el cerebro en un instante, de manera que no permiten entender los detalles del pensamiento y por otro lado requiere de altos costos (Kakú,2014) (Soffia, 2009) (Desviar, Martinez, y col, 2011).
Figura 12: Imágenes captadas por Resonancia magnética de difusión durante la actividad cerebral. Recuperado: https://www.google.com/imghp?hl=es-419 8.2.4 Escáneres Electroencefalográficos El electroencefalograma (EEG) se utilizó por primera vez en 1924, pero fue hasta las últimas décadas que a través ordenadores se pudieron obtener en orden la información que se recoge de los electrodos. Esta técnica consiste en el registro de la actividad eléctrica del cerebro mediante un equipo espacial denominado electroencefalógrafo, los pacientes se deben colocar un casco o red con la superficie llena de electrodos los cuales detectan las minúsculas que circulan por el cerebro. Estas señales son amplificadas y se pueden representar en una pantalla o registrar en una gráfica. Esta técnica es totalmente pasiva, los electrodos generalmente unos 30, están repartidos de forma estándar por todo el cuero cabelludo y tiene una denominación para obtener los registros adecuados, analiza las diminutas señales electromagnéticas que el cerebro emite de manera natural, se destaca por su capacidad para registrar señales electromagnéticas de amplio espectro que emite el cerebro en su conjunto, lo que permite a los científicos medir la actividad general del cerebro cuando este duerme, se concentra, sueña, se relaja, sueña, etc., sirve incluso para estudiar determinadas zonas cerebrales específicas. Su mayor ventaja, es que esta técnica es de fácil realización, bajos costos, y sigue siendo útil para el tratamiento de enfermedades como la epilepsia, su mayor dificultad es la falta de resolución espacial, por lo que ha sido sustituida por los más recientes avances en PET, RMN, Etc. (Kakú, 2014).
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8.2.5 Escáneres PET (tomografías por emisión de positrones) La PET es una técnica muy reciente de diagnóstico por imagen, de gran ayuda científica y clínica para el monitoreo de procesos bioquímicos en el cuerpo humano, es una técnica bioquímica y fisiológica que permite el estudio in vivo del tejido local, consiste en la detección, visualización y cuantificación de la distribución radiactiva del radionúclido emisor de positrones retenidos de forma selectiva como trazadores, en los sistemas biológicos de estudio, esta tecnología consta de tres subsistemas: Ciclotrón, laboratorio de Radioquímica y Cámara de Positrones (Kaku, 2014) (López, Zamora, 2007). El primero es un acelerador circular de partículas positivas o negativas, estas son aceleradas por un campo magnético oscilatorio, hasta que se producen reacciones nucleares con la diana, con las partículas aceleradas se induce la formación de radio isótopos, controlados por el laboratorio de radioquímica, quien se encarga también de la administración de estos a los pacientes, generalmente, por vía intravenosa y la cámara de positrones que consta de varios anillos con detectores de centelleo, con foto multiplicadores para convertir la luz en un impulso eléctrico y amplificarlo. La tecnología PET calcula el flujo de energía en el cerebro localizando la presencia de glucosa, un carbohidrato que actúa como combustible para las células. A los pacientes se les administra la molécula marcada y hace uso de las partículas subatómicas emitidas por el sodio 22 que es el que generalmente contiene la glucosa marcada, cada vez que un átomo se desintegra emite un electrón positivo, o positrón, que es fácil de detectar con los sensores. Siguiendo el rastro de los átomos de sodio radiactivo en la glucosa, podemos trazar el flujo de energía en un cerebro vivo. La resolución espacial de PET no es mejor de 2 mm, pero gracias a que se adhiere al consumo energético directo del cerebro la actividad neuronal obtenida es la más fidedigna. Cabe aclarar que los escáneres PET no pueden ser de uso continuo en el mismo paciente debido a que son ligeramente radiactivos (Kaku, 2014) (López, Zamora, 2007)
Figura 13: Imágenes captadas por Tomografía por emisión de positrones durante la actividad cerebral. Recuperado: https://www.google.com/imghp?hl=es-419
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8.2.6 Magnetismo en el cerebro La magnetoencefalográfia (MEG) es una técnica de neuroimagen funcional que permite describir los patrones espacio-temporales de la actividad cerebral relacionada con los procesos cognitivos básicos. Permite captar los campos magnéticos generados por los potenciales postsinápticos (excitatorios e inhibitorios) producidos en las dendritas de las neuronas piramidales, en particular, el magnetismo se ha utilizado para desactivar sistemáticamente ciertas áreas del cerebro sin necesidad de una intervención quirúrgica. Los magnetoencefalogramas miden pasivamente el campo magnético generado por las actividades del sistema nervioso, dichos campos neuromagnéticos son considerados un subproducto de las neuronas en su actividad de manejo de información a través de los cambios en los potenciales transmembana, que produce en el cerebro un campo eléctrico variable, estos campos magnéticos son débiles y de muy corto alcance, pero una de sus principales ventajas es que su señal no se degrada por el paso a través de los diferentes tejidos y por tanto puede medir en tiempo real (milisegundos) y de forma directa las señales neuronales, sin en cambio su resolución espacial no es tan definida (Kakú, 2014) (Pastor & Sola, 2002) (Mestu, González el at., 2005).
Figura 14: Imágenes captadas por Magnetoencefalografía durante la actividad cerebral. Recuperado: https://www.google.com/imghp?hl=es-419 8.2.7 Escáner electromagnético trans- craneal. (TES) Es un procedimiento en el cual la actividad bioeléctrica de las neuronas es influenciada por un campo magnético que pasa a través de una bobina, enfocándose sobre áreas determinadas de la corteza o de la superficie del cerebro. El campo magnético que genera puede penetrar el cuero cabelludo y el cráneo con seguridad e inducir sin dolor una corriente en las neuronas específicas; generando un gran pulso de electricidad que a su vez, crea una descarga de energía magnética. El escáner electromagnético transcraneal se coloca junto al cerebro, para que el pulso magnético penetre en el cráneo y cree otro pulso en su interior, el cual es capaz de 60 reducir o desactivar la actividad de áreas específicas del cerebro sin causar daño alguno, pero las más cercanas al cráneo, debido a que es incapaz de alcanzar zonas más profundas del cerebro como el sistema límbico, ya que estos campos magnéticos se amortiguan mucho más rápido (Kaku, 2014) (Ryszard, 2011). En la actualidad, una empresa israelí avanza en el tratamiento de la depresión, aplicando la estimulación magnética transcraneal, utilizando un casco diseñado para estimular la actividad neuronal en las áreas afectadas del cerebro. Ronen Segal, uno de los investigadores, asegura que esta técnica es más segura y precisa que otras desarrolladas hasta ahora; la empresa israelí Brainsway asegura que esta tecnología es capaz de llegar hasta zonas antes inalcanzables, y que es única hasta ahora, la empresa cuenta con permisos para realizar tratamientos a pacientes con depresiones graves y esperan los resultados de las pruebas relacionadas con otras (Kaku, 2014) (Ryszard, 2011).
8.2.8 Estimulación Cerebral Profunda (DBS): DBS por sus siglas en inglés: Deep Brain Stimulation, es una técnica quirúrgica en la cual un electrodo es colocado en las estructuras subcorticales del cerebro, este electrodo se conecta a un estimulador colocada generalmente cerca de la clavícula. Los electrodos son del grosor de un cabello y pueden penetrar zonas muy profundas del cerebro, esta técnica exige la ubicación precisa de una zona afectada, luego de abrir un orificio en el cerebro se permite la colocación guiada del electrodo, cada enfermedad neurológica se encuentra en un área específica, por lo que esta técnica se ha demostrado con eficacia para el tratamiento de enfermedades como el Parkinson, cuya área afectada es el núcleo subtalámico , cuyas células hiperactivas causan el temblor involuntario, o enfermedades como la depresión son tratadas estimulando el área de Brodman número 25 que también presenta hiperactividad. La DBS es un tratamiento invasivo y puede tener algunas complicaciones clínicas, por otro lado es costosa y exige ser utilizada a largo plazo por el paciente, además de que se desconocen efectos adversos; aún así esta técnica sigue explorando el tratamiento de muchas otras enfermedades mentales (Kaku, 2014) (Ryszard, 2011)
8.2.9 Optogenética La optogenética es una técnica que combina métodos ópticos (destellos de luz provenientes de un láser o un LED) con métodos genéticos, permitiendo el control rápido y direccionado de actividades específicos en sistemas biológicos simples y complejos. Utilizando la luz como un agente inductor, generando una gran velocidad de respuesta, del orden de milisegundos y una alta precisión; en esta técnica se logra activar ciertas vías que controlan el comportamiento haciendo incidir un haz de luz sobre el cerebro, ya que se transfiere a un grupo específico de neuronas el cDNA que codifica proteínas de origen microbiano sensibles a la luz (llamadas opsinas), al incidir esta, hace que la célula se dispare, esto permite excitar los diferentes recorridos, de manera que se pueden activar y desactivar ciertos comportamientos como si fueran un interruptor (Kakú, 2014) (Prado et al., 2012). 61
Ésta es una tecnología inició su desarrollo en el año 2005 por el Dr. Karl Deisseroth de la Universidad de Stanford; en el 2010 la revista Nature Methods lo nombró el método más importante del año, hasta la actualidad ha logrado controlar con éxito el comportamiento de animales (Kakú, 2014) (Prado et al., 2012)
Figura 15: Animación de la activación neuronal por la optogenética. Recuperado: https://www.google.com/imghp?hl=es-419 8.2.10 El Cerebro Transparente: Clarity Para el año 2013 en la Universidad de Stanford, más exactamente el neurocientífico Karl Deisseroth, y sus colegas, para estudiar el cerebro decidieron hacerlo invisible, tan transparente como una canica de vidrio. Normalmente los cerebros son opacos, las células tienen capas fosfolípidicas y otros componentes que dispersan y bloquean la luz, la tecnología de esta nueva técnica, se basa en eliminar los lípidos sin alterar el tejido neuronal, Disseroth y el investigador de posdoctorado Kwanghun Chung, reemplazaron estos componentes difractores de luz con exclusivo propósito de escudriñar las funciones del cerebro. Los investigadores de la Universidad Stanford lograron este resultado introduciendo el cerebro en hidrogel, la cual es una sustancia parecida a un gel compuesta en su mayor parte por agua, que establece vínculos con todas las moléculas del cerebro, salvo con los lípidos, dejando así el cerebro transparente (Kakú, 2014). Después de que el cerebro se ha vuelto transparente, se puede teñir con químicos brillantes los cuales se adhieren a ciertas proteínas, o pueden volver visibles ciertas vías nerviosas, en distintas áreas del cerebro; los científicos pueden lavar estas etiquetas químicas y adicionar otras que revelen otras trayectorias nerviosas diferentes; este método ha sorprendido a la comunidad científica, Christof Koch, científico del Instituto Allen lo califica como “Muy Impresionante…”; el objetivo póstumo de estos científicos es realizar estas transformaciones con cerebros humanos, lo que representa un gran reto, ya que este es 3000 veces grande que el de un ratón, para el cual “quemé y derretí más de cien cerebros” confesó el doctor Kwanghun Chung, Deisseroth confía en que <
Figura 16: Izquierda: Cerebro de ratón antes de la aplicación de la técnica Clarity, Derecha: cerebro de raton “transparente” según la técnica Clarity. Recuperado: Zimer C. (2014) Los secretos del cerebro, Revista Oficial de National Geographic Society 34(2) 18. 8.2.11. Otros estudios Imagenología de espectro de difusión, esta técnica traduce las señales de radio producidas por la materia blanca en un atlas de alta resolución. El escáner mapea haces de fibras nerviosas que forman cientos de miles de vías que transportan información de una parte del cerebro a otra. Tiene la capacidad de centrarse en circuitos importantes como el lenguaje; esta técnica es investigada por Van Wedeen, en el Centro de Imagenología Biomédica, en el Proyecto Human Connectome, en la ciudad de Boston, Wedeen descubrió por primera vez en 2012 la estructura reticular del Cerebro, donde los “circuitos” se conectan e intersectan en ángulos rectos, a lo que Weeden llama “retículas” (Zimmer, 2014). El neurocientífico, Jeft Lichtman, profesor de la Universidad de Harvard, junto con sus colegas, crean imágenes tridimensionales ampliamente detalladas de las neuronas, utilizando rebanadas de cerebro de ratón del grosor de una hebra de cabello, utilizando microscopios electrónicos toman imágenes por cada sección transversal y a través de un ordenador las secuencian hasta formar la imagen tridimensional. De manera que como afirma Lichtman “Todo queda revelado”. En una sección de tan solo 1000 micras se encontraron hasta 1000 axones y cerca de 80 dendritas, de las cuales cada una tenía alrededor de 600 conexiones con otras neuronas. Lo cual solo indica la gran complejidad y la gigantesca cantidad de información medida en tetrabytes, que se requieren analizar y almacenar. Lichtman y sus colaboradores, descubrieron que todas las neuronas hacen la mayoría de conexiones con una sola neurona, evitando la conexión con otras. Patrón que aún está en proceso de verificación, debido a que tan sólo es una pequeñísima sección del cerebro, para lo cual tardarán unos cuantos años más (Zimmer, 2014). 63
Atlas Allen del Cerebro Humano es un mapa de la ingeniería molecular del creado en el Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro en Seattle, a partir de cerebros de personas que fallecidas y que han sido donados por sus familiares, se utiliza imagen de resonancia magnética de alta resolución (MRI) para cada cerebro, luego es cortado en secciones tan pequeñas que pueden ser montadas en laminillas para ser observados microscópicamente; estas secciones son tratadas con agentes químicos que revelan la presencia de genes activos integrados en las neuronas. En la actualidad se han logrado recolectar una gran cantidad de datos “mapeando” la actividad de 20.000 genes codificadores de proteínas en 700 sitios dentro de cada cerebro, de seis que se han utilizado hasta ahora. En cada sitio analizado, se ha encontrado que las neuronas activan una gama distinta de genes, además de mostrar que de una persona a otra, las áreas del cerebro donde cada uno de estos genes se expresan son casi idénticas. Avances como este, pueden contribuir en desentrañar las características de muchas enfermedades cerebrales. La información del Atlas Cerebral de Allen se publica en línea (Zimmer, 2014)
Figura 17: Derecha: Imagenología de espectro de Difusión, Izquierda: Imágenes tridimensionales de las neuronas investigación de Litchman. Recuperado: Zimer C. (2014) Los secretos del cerebro, Revista Oficial de National Geographic Society 34(2) 6 8.3 Estructuras cerebrales encargadas proceso de aprendizaje y la memoria.
Para dar respuesta a este interrogante se deben abordar el proceso de aprendizaje y la consolidación de la memoria desde las diversas perspectivas: neurociencia, bioquímica, fisiología, psicología, etc., pero el enfoque principal es el neurocientífico, gracias a los grandes avances en esta rama de la ciencia para explicar estos procesos. En primer lugar, es necesario decir, que una de las características de los animales y en particular de los seres humanos es su capacidad para alterar su comportamiento sobre la base de la experiencia (Barrett, Boitano, Barman & Brooks, 2012), tras la práctica, la repetición, el ensayo y error, se logran modificaciones conductuales en los organismos del reino animal, pero es claro que una de las diferencias sustanciales entre los seres humanos y los animales consiste en la corteza frontal, la cual le permite al ser humano “racionalizar”, planificar y proyectar al futuro, imágenes cerebrales recientes han mostrado aproximaciones de la forma en como el cerebro simula el 64 futuro, esto sucede principalmente en la corteza dorsolateral preforontal , utilizando recuerdos del pasado (Kaku, 2014). Como se ha mencionado anteriormente el cerebro tiene un carácter evolutivo, a través del tiempo ha estado aprendiendo a aprender, acto que comienza después del nacimiento (Llinás, 2012), pero será algo en lo que se profundizará más adelante, a continuación se realiza una descripción neuroanatómica de las localizaciones cerebrales donde ocurre el aprendizaje y la memoria. El aprendizaje es una propiedad inherente del cerebro y se evidencia de multiformes maneras a través de sistemas diferenciados anatómica y funcionalmente, encargados de la adquisición de la información y la memoria, entonces, es la consolidación, almacenamiento y conservación de dicha información, por lo tanto, los dos se encuentran relacionados y se puede decir que no existe aprendizaje sin memoria, ni memoria sin aprendizaje (Kandel y col., 2001). La memoria podría definirse como las representaciones a largo plazo, y duraderas que manifiestas en el pensamiento, la experiencia o la conducta (Redolar, 2012). Tras intensos estudios a lo largo de las últimas décadas, es sabido que los recuerdos no se almacenan en una parte concreta del cerebro, sino que estos se almacenan fragmentados en lugares distintos; cuando se evoca algún recuerdo, dichos fragmentos se encuentran interconectados entre sí a través de una red neuronal de tal manera que se ponen en marcha las conexiones de la totalidad del recuerdo y experimentamos la concepción global del recuerdo (Carson, 2012). El aprendizaje tiene múltiples facetas al igual que existen diferentes tipos de memoria y por el mismo hecho, no se procesan, codifican y almacenan en las mismas áreas y regiones cerebrales, la capacidad de aprendizaje la proporciona en gran parte la interacción del hombre con su entorno, la cual es constante y flexible, el proceso de adquisición y almacenamiento de información implica una gran variedad de alteraciones y modificaciones neuronales y sinápticas en las diferentes áreas de la corteza, fortaleciéndolas y aumentando las interacciones y conexiones entre ellas a través de diferentes mecanismos. Según esto, la corteza cerebral, el lóbulo temporal medial (que incluye el hipocampo y la corteza perirrinal, etorrinal y parahipocámpica) poseen la capacidad de sostener el aprendizaje mediante la plasticidad sináptica y, posiblemente mediante el nacimiento de nuevas neuronas, en síntesis, los diversos tipos de aprendizaje usan diferentes regiones cerebrales (Redolar, 2012).
Desde un perspectiva neurocientífica se habla de que la memoria se divide en explicita e implícita. La memoria explícita o también llamada declarativa se encuentra asociada con la conciencia y su centro de activación y procesamiento es dependiente del hipocampo y zonas del lóbulo temporal medial como lo son: la región parahipocampal conformadas por las cortezas etorrinal, perirrinal y parahipocampal, primordiales para retener la información hasta que se encuentre consolidada en la neocorteza, esta memoria es utilizada para almacenar los hecho sobre las personas, los lugares o las cosas y se divide en memoria semántica para los hechos (por ejemplo, las palabras, las reglas y lenguaje) y memoria episódica para eventos y recuerdos explícitos que se requieran, por ejemplo, montar en bicicleta pueden llegar a ser un 65 recuerdo explícito al inicio, pero luego se transforma en implícito una vez que se aprende a fondo la tarea ( Barrett et al.,2012). El lóbulo temporal medial es fundamental en el proceso de aprendizaje explícito y en la consolidación a largo plazo es espacial o semántica; en la actualidad, se ha demostrado que lesiones bilaterales del lóbulo temporal medial deterioran el aprendizaje explícito impidiendo la transferencia de la información a largo plazo, que como se definió en líneas anteriores es la memoria, este deterioro es específico, ya que el aprendizaje episódico es bloqueado, imposibilitando el aprendizaje de nuevos conceptos y hechos que como se describió es el aprendizaje semántico (Redolar, 2012).
Figura 18: Mapa Conceptual sobre las áreas de asociación de la memoria según los tipos de memorias mencionados. La memoria implícita es importante para el entrenamiento motor reflexivo o habilidades de percepción y es dependiente de la neocorteza; la memoria procedimental incluye las habilidades y los hábitos, que una vez adquiridos, se convierten en inconscientes y automáticos; esta memoria se procesa en el cuerpo estriado. El aprendizaje asociativo se relaciona con el condicionamiento clásico y operante en la que se aprende sobre la relación entre un estímulo y otro. Este tipo de memoria es dependiente de la amígdala por sus respuestas emocionales y el cerebelo para las respuestas motoras, finalmente, el aprendizaje no asociativo incluye la habituación y la sensibilización y depende de diversas vías reflejas (Barrett et al., 2012). Estas memorias durante su procesamiento en el hipocampo y en otras partes establece cambios a largo plazo en la fuerza sináptica. Diferentes experimentos en los que el cuerpo calloso se seccionó parcialmente indican que la transferencia de la memoria se produce en la porción anterior del cuerpo calloso, se han 66 obtenido resultados similares en los seres humanos, ya sea porque el cuerpo calloso se encuentra ausente congénitamente o ha sido seccionado quirúrgicamente con el fin de controlar los ataques epilépticos, donde se ha demostrado que la codificación neuronal necesaria para recordar con un ojo lo que se ha aprendido con el otro debe ser trasladado hacia la corteza cortical opuesta a través de las comisuras cerebrales (Barrett et al., 2012). Bajo una mirada fisiológica dentro del lóbulo temporal medial, el hipocampo y las porciones del hipocampo adyacentes de la corteza temporal medial como lo es la corteza para- hipocampal y sus conexiones al diencéfalo, resulta fundamental en el procesamiento y consolidación de la memoria espacial y contextual. Según estudios realizados en monos con lesiones en el talámo, estos presentan pérdida de la memoria, lo que es un indicador de lo relevantes que son estas áreas en dicho proceso (Barrett et al., 2012). Para 1978, O´Keefe y Nadel propusieron la teoría del mapa cognitivo, según la cual el hipocampo podría ser la estructura cerebral a través de la cual un animal podría establecer una representación espacial de su entrono apreciando distancias y relacionando estímulos (Redolar, 2012). Dentro de la memoria y el aprendizaje implícito se encuentra el aprendizaje y la memoria emocional, de la cual se encarga la amígdala, la cual es una estructura en forma de almendra, ubicada en el interior del lóbulo temporal medial, hace parte del sistema límbico y está asociada con el hipocampo, la información visual es captada por la retina y procesada por el tálamo, (quien en general se encuentra encargado de recibir y redirigir los estímulos sensoriales hacia la corteza cerebral, donde se evalúan, una vez procesada la información llega a la corteza prefrontal, entra a la conciencia y forma lo que se considera memoria a corto plazo, cuya durabilidad varía entre segundos o minutos (Kakú, 2012); y redirigida hacia la corteza visual, y es ahí cuando tenemos la percepción consciente el estímulo, la amigada codifica, analiza y evalúa el estímulo, según este análisis se pone en marcha una respuesta, que puede ser de tres tipos: conductual (ej, saltar, sonrojarse), endocrina ( ej. Liberación de adrenalina) y/o motora (aumento de la frecuencia cardiaca). Los seres humanos considerados “normales” guardan y recuperan mejor los recuerdos con alta carga emocional, que los que no la tienen. En el caso de pacientes con lesiones bilaterales de la amígdala no se evidencia esta diferencia, a tal punto de incapacitar a los sujetos para emitir juicios sociales, en síntesis, esta pequeña estructura es crítica el aprendizaje del miedo, la cognición social y en el reconocimiento de las expresiones faciales emocionales (Redolar, 2012) (Barrett et al., 2012).
Para almacenar los recuerdos por más tiempo, la información debe pasar por el hipocampo, como se describió en líneas anteriores, para ser clasificados en categorías, redirigiendo los fragmentos de recuerdos a las distintas cortezas, ya que es una manera más eficiente de hacerlo, por lo cual la memoria a largo plazo se localiza en varias partes de la neocorteza. Al parecer, las diferentes partes de la memoria-visual, olfativo, auditivo, etc-se encuentran en las regiones corticales relacionadas con estas funciones, las piezas están unidas entre sí por los cambios a largo plazo en la fuerza de la transmisión en las uniones sinápticas, cuando se han establecidos dichos cambios se tiene la capacidad de acceder a los recuerdos con una infinidad 67 de asociaciones, es decir diferentes palabras clave, nos evocaran un mismo recuerdo, generalmente estos tienen un matiz emocional, según sea agradable o desagradable. En los estudios más recientes, los científicos han logrado reconocer aproximadamente veinte categorías de recuerdos que se preservan en distintas localizaciones cerebrales como lo son: encuentran las frutas, las verduras, las plantas los animales, las partes del cuerpo, los colores, los números, las letras, los sustantivos, los verbos, los nombres propios, los rostros, las expresiones faciales y diversas emociones y sonidos (Bloom, 2007). El misterio es desentrañar la manera como se recomponen dichos fragmentos dispersos al momento de evocar el recuerdo, han surgido diferentes teorías para dar respuesta, una de las más relevantes se basa en que fragmento de recuerdo vibra con una frecuencia muy precisa y estimula otro fragmento de recuerdo almacenado en otra parte muy lejana del cerebro, lo que indica que los recuerdos no están conectados de manera espacial, sino de manera temporal, al vibrar al unísono. De ser así, significaría que fluyen continuamente vibraciones electromagnéticas en todo el cerebro, encargadas de conectar las regiones donde están distribuidos los fragmentos y reconstruirlo para finalmente evocarlo completamente (Kakú, 2014).
8.4 Función fundamental de la neurona
El cerebro posee aproximadamente diez mil millones de células nerviosas denominadas neuronas, capaces de establecer hasta diez mil conexiones con otras neuronas, logrando miles de millones de conexiones, lo que hace que el cerebro tenga una capacidad de almacenamiento enorme.
Las neuronas están estructuradas de la siguiente manera: Un cuerpo celular, un grupo de dendritas las cuales se encargan de recibir información proveniente de otras neuronas, y un axón, recubierto por una capa fosfolípidica, que tiene la función de protegerlos, además de actuar como aislante; la mielina permite que las señales eléctricas del cerebro circulen a mayor velocidad y ayuda a que las señales viajen hasta su objetivo a través de toda la longitud del axón, los cuales están encargados de transmitir la información a las demás neuronas (Carson, 2012).
Las neuronas son células especializadas muy complejas, su estructura cuenta con extensiones que les permiten recibir y/o enviar señales a otras células. La formación de las neuronas más conocida como neurogénesis, es un proceso que ocurre en varias etapas, y sucede en regiones especializadas llamadas zonas germinales, divididas principalmente en dos capas: zonas ventricular y zona subventricular, las cuales se encuentran distanciadas de los lugares finales de trabajo de las nuevas neuronas, lo que les implica un prolongado desplazamiento hasta completar su maduración, dejando atrás las capas germinales en donde se originaron, este es el proceso inicial para el ensamblaje del cerebro, y de lograr que las neuronas jóvenes se conecten con otras neuronas (Alvaréz-Buylla & Yaschine 2003). Junto con las neuronas coexisten un segundo tipo de células en el sistema nervioso central, llamadas células gliales, cuya función es ayudar a las neuronas en sus funciones químicas y 68 eléctricas; con base en las investigaciones de Pasko Rakic sobre la glía radial y como esta sirve de guía a las neuronas jóvenes durante la migración mencionada anteriormente, surgieron dudas si podía o no ser precursora de neuronas, lo que no se esperaba ni se sabía. Las primeras evidencias de esto surgieron de estudios realizados en canarios adultos en la zona ventricular, donde se da lugar a las nuevas neuronas, sin embargo, estas células, las células glíales, se dividen y dan lugar a las propias células a las que después guían, a las neuronas jóvenes, por tanto, la glía radial es madre y sostén para las neuronas recién formadas (Altman, 1970). Pasko Rakic diferencia varios tipos de células gliales, entre ellas los astrocitos que son los más abundantes y tienen la función de sostén y apoyo metabólico. Debido a que los procesos de neurogénesis y la gliogenésis sucedían en tiempos diferentes durante las etapas del desarrollo embrionario, se pensó que tanto las neuronas como las células gliales provenían de diversos precursores y que el desarrollo y producción de neuronas cesaba después del nacimiento, creando la popular idea de que las neuronas no se regeneraban en los cerebros adultos, fue entonces, hasta los años sesenta y a partir del trabajo de Joseph Altman, en el cual experimento inyectando timidina radioactiva en ratas y gatos adultos, la timidina es un precursor de ADN que marca células en división, como resultado, entre la primera y cuarta semana encontró células marcadas en varias regiones del cerebro como la corteza, el bulbo olfatorio e hipocampo, dichas células tenían la apariencia de neuronas, con lo que Altman concluyó que estas “neuronas” eran formadas en el animal adulto, debatiendo la idea de que no se producía neurogénesis en estos (Altman, 1970).
Sin embargo, los científicos de la época fueron muy escépticos, y en consecuencia dicha idea permaneció por dos décadas más, hasta que el científico Nottebohm y sus colegas demostraron el reemplazo neuronal en el cerebro de canarios adultos, y otras especies y ahora la neurogénesis es tenida en cuenta como una característica común del cerebro de los vertebrados (Alvarez-buylla y Lois 1995), en la actualidad gracias a estos experimentos, se encontró que las células en división en la zona subventricular emprenden un largo viaje hacia la parte anterior del cerebro adulto hasta llegar al lóbulo olfatorio, la región donde Altman había sugerido en los sesenta que se generaban neuronas, los estudios realizados finalmente demuestran que las neuronas jóvenes no solo eran producidas en el animal adulto sino que estas eran capaces de migrar distancias enormes, desplazándose en cadenas, debido a que no se encuentra presente glía radial en el cerebro adulto. Cabe aclarar, que la glía radial, ni los astrocitos, que es en lo que se convierten las células gliales cuando el cerebro madura, son células sencillas, “no diferenciadas” como se creía, por el contrario su estructura es muy compleja y combinan la función de progenitoras con la de sostén y guía de las neuronas nuevas (Wichterle, 1997). La neurociencia intenta explicar cómo las neuronas transforman las señales sinápticas que recibe en lo que es conocido como potencial de acción, conocida como “la función entrada- salida” “Imput-ouput” o I/O function de las neuronas (Magge, 2000; Reyes, 2001), estas 69 cuentan en su membrana con unos canales iónicos encargados de generar corrientes transmembranales producidas por las mismas neuronas y corrientes iónicas producidas por las entradas sinápticas, los modos de disparo que se dan entre una neurona y otra varían, por lo tanto estas no son iguales, algunas disparan al principio del estímulo mientras que otras lo hacen retardadamente, otras disparan de manera muy lenta, aun si el estímulo ya se ha terminado, mientras que otras disparan en forma de ráfagas o de manera continua (Bargas, et al., 2003). Las neuronas del sistema nervioso están dotadas de actividades eléctricas muy diferentes, como se describió en líneas anteriores, estas variaciones se manifiestan con cambios pequeños en el voltaje, del orden de milésimas de voltio a través de la membrana que rodea la célula (Llinás, 2012).
En la neurona estas corrientes eléctricas pueden ser intrínsecas y extrínsecas, las intrínsecas dependen del voltaje, cuando la neurona esta en reposo, al interior de la membrana se encuentra una carga eléctrica cercana a los 65mV o 70 mV, lo que indica que su carga es ligeramente negativa respecto a su exterior, gracias a los cationes y aniones que se encuentran dentro y fuera de la célula, lo que es conocido como potencial de reposo; la célula bombea constantemente hacia el exterior los iones con carga positiva que hayan penetrado la membrana y retiene los aniones; en el momento en que la célula es estimulada, pueden suceder cambios, dichos cambios dependen del tipo de estímulo, si es o no lo suficientemente fuerte para exceder el “límite” de la neurona implicada, produciendo cambios químicos en la membrana de la neurona, permitiendo el paso a través de sus canales iónicos a los cationes que como consecuencia alteran el potencial en reposo de la célula, para luego regresarlos al exterior, entonces se puede decir que la neurona se encuentra hiperpolarizada y alcanza niveles de 80mV, a tal potencial se produce un potente disparo en ráfagas, es decir, dependiendo del potencial de membrana, excitado o inhibido la misma entrada sináptica excitadora puede valer diferente, exhibiendo diferentes mecanismos dependientes de la variación del potencial de membrana, esta capacidad de “disparo” se denomina potencial de acción, que son las oscilaciones de la carga eléctrica de lo positivo a lo negativo e invertido (Carson, 2012) (Lerma, 2010) (Barón, 1997).
8.5. Comunicación entre neuronas: Sinápsis
La comunicación de las neuronas se da a través de un espacio especializado de contacto, denominado por Charles Sherrington con el nombre griego sinapsis, que significa <
Cuando una neurona es bombardeada por un estímulo, y pasa de su estado de reposo “polarizado” a un estado de “hiperpolarización”, automáticamente se convierte en una neurona emisora, en los terminales presinápticos de los axones se encuentran unas pequeñas estructuras en forma de sacos, llamados vesículas sinápticas, las cuales contienen unas sustancias químicas denominadas neurotransmisores (Gutierrez, 2011). En el momento en que la neurona “dispara” el impulso y este llega a la terminal sináptica las vesículas son estimuladas y reaccionan liberando los neurotransmisores al canal sináptico y se distribuyen por este, hasta que se introducen, en unas aberturas proteicas llamadas receptores, los cuales fijan el neurotransmisor y lo distribuyen por el canal sináptico (Wilmore, Costill, 2007). Es posible que el neurotransmisor liberado de una neurona pueda afectar a la misma neurona que lo liberó, afectando a receptores (autorreceptores) que se encuentran en la zona misma de la liberación. En la actualidad se sabe que todas las neuronas liberan una combinación de neurotransmisores de acción rápida que es en general, de bajo peso molecular (un aminoácido, una amina biogénica) encargado de transmitir información excitadora o inhibidora y algún factor modulador que es un mensajero de alto peso molecular (un péptido), o el trifosfato de adenosina (ATP) (Gutierrez, 2011). Una vez realizada la captura del neurotransmisor se puede decir que se ha transmitido con éxito el impulso, una vez se han introducido los receptores suficientes, la neurona receptora se 71
“carga” y “dispara” desencadenando a otra neurona y generando un gran efecto en cadena, es entonces, como dice Shelley Carson, .Cuando el cerebro se comunica consigo mismo…, Transmitiendo una respuesta final, motora, sensitiva, etc., (Carson, 2012) (Wilmore, Costill, 2007).
8.6 Sinapsis eléctrica y química.
Como se dijo anteriormente la comunicación y la transmisión de información entre una neurona y otra, es llevada a término mediante corrientes eléctricas que desencadenan mensajeros químicos, también conocidos como neurotransmisores, cabe notar que esta liberación no sucede en todos los casos, algunas transmisiones sinápticas se dan sin la presencia de un neurotransmisor (Gutiérrez, 2011), Ramón y Cajal sostuvieron dos principios importantes en lo que respecta a la comunicación de las neuronas, por una parte el principio de polarización dinámica, en el cual se afirma que las señales eléctricas en una neurona solo viajan en una dirección, de las dendritas y el cuerpo celular hacia el axón y de ahí se extiende hasta las terminales presinápticas de la célula (Kandel, 2000) (Martín, 2006). En segundo lugar, el principio de la especificidad de conexión, basado en que las neuronas no se conectan indiscriminadamente entre sí para formar redes al azar, sino que cada célula establece conexiones específicas de manera muy selectiva con determinadas células diana postsinápticas. Para los años treinta surgieron dos corrientes de pensamiento una fisiológica encabezada por Jhon Eccles quien afirmaba que todas las transmisiones sinápticas eran eléctricas y que el potencial de acción de la neurona presináptica fluía hacia la neurona postsináptica sin ninguna alteración (Kandel, 2000) (Martín, 2006). Por otro lado una corriente farmacológica, representados por Henry Dale, quienes postulaban e insistían que la transmisión era química que a su vez iniciaba el flujo de corriente en la célula postsináptica. Para los años sesenta, quedo más que demostrado que coexistían los dos tipos de transmisión, pero cada una posee una morfología diferente, las neuronas eléctricas se encuentran separadas aproximadamente 3,5 nm y es mucho menor que un espacio sináptico normal que es de 20 nm, dicho espacio se denomina Hendidura Sináptica, y se comunican, como se mencionó anteriormente, por medio de unas uniones proteicas llamadas comunicantes o canales intercelulares comunicantes, que establecen una continuidad física entre los citoplasmas de las neuronas y proporcionan alta conductividad entre las neuronas pre y postsinápticas, para el paso de la corriente eléctrica. Todos estos canales están conformados por un par de hemicanales uno de la célula presináptica y otro de la postsináptica, cada uno recibe el nombre de conexón, formado por seis subunidades proteicas, denominadas conexinas, cada una de las cuales cumple dos funciones, por un lado, se conectan con otras cinco conexinas con el fin de formar un hemicanal, que es el “puente” de la sinapsis, por otro lado, las conexiones de los hemicanales debe reconocer los dominios extracelulares de la conexina del lado del hemicanal de la otra célula, todo esto para poder formar el canal de conexión y conducción entre ambas neuronas (Kandel, 2000). Dicho canal es de rápida acción, 72 por lo cual la transmisión de información entre las neuronas “acopladas eléctricamente” es muy rápida, y prácticamente inmediata (Gutierrez, 2011). La corriente eléctrica en estas neuronas deposita una carga positiva en la cara interna de la membrana de la célula postsináptica y la despolariza en algunos casos, en otros esta corriente puede ser hiperpolarizante, si el potencial de acción es muy alto se puede dar un cambio bifásico, es decir, despolarizante e hiperpolarizante, también se resalta la propagación electrotónica pasiva de las señales eléctricas; luego de recibir la corriente eléctrica según la intensidad y el efecto (bifásico, hiperpolarizante…etc.,) que se dé, esta pasa por los canales iónicos de reposo a la célula postsináptica, si la despolarización supera el límite, los canales iónicos sensibles a voltaje de la célula postsináptica se abren generando un potencial de acción, y la suficiente corriente iónica para alterar el potencial de la célula postsináptica, para lo cual es necesario que el terminal presináptico sea grande, con el fin de que posea los suficientes canales iónicos, y también que la célula postsináptica sea más pequeña, ya que esto permite que sufra un cambio más significativo en su voltaje en respuesta a la corriente eléctrica, que como se describió en la pregunta anterior, permitirá que la célula “dispare” y transmita así la información (Kandel, 2000) (Martín, 2006).
Tabla 4. Propiedades diferenciales entre las sinapsis eléctrica y química17.
Tipo de Distancia Continuida Componentes Agente de la Retraso Sentido de la sinápsis Pre-Post d ultraestructural transmisión sináptico transmisión citoplasmá es tica Eléctrica 2-3.5nm Sí Canales Corriente Mínimo Generalmente intercelulares iónica Bidireccional
comunicantes Iiónica Química 20-40nm No Vesículas Transmisor Significativo Unidireccional presinápticas y químico Mínimo 0,3 receptores ms; y postsinápticos generalment e 1-5ms
Otro tipo de transmisión de información, es la transmisión química, la cual es la más abundante en vertebrados superiores, y requiere que una neurona libere un compuesto químico que se transmite de una a otra, denominado neurotransmisor o neuromodulador (Kandel, Schwartz & Jessell, 2001).
17 Tomado y adaptado: Kandel E., Schwartz J. Jessell T., (2001), Principios de Neurociencia, Cap.10 Aspectos generales de la transmisión sináptica, McGraw-Hill, Madrid, España. Pg176. Martín C., (2006)., Fundamentos de Fisiología, Thomson Editores, Cap 5 Sinapsis, Madrid, España, pg. 84.
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El proceso de liberación de estos mensajeros químicos es precedido por una gran actividad celular que implica la síntesis de neurotransmisores, su transporte a la zona donde debe liberarse, su vesiculación y preparación para su liberación de la zona especializada en el espacio sináptico, actuando sobre los receptores de la neurona que recibe la información; esto sucede cuando la neurona presináptica recibe un estímulo el cual despolariza la neurona presináptica, cambiando su potencial eléctrico lo que genera en ésta un potencial de acción genético en la proximidad del cuerpo neuronal, que viaja a lo largo del axón, este cambio permite la estimulación las moléculas del neurotransmisor que previamente han sido almacenados en sacos o vesículas, hasta liberar el mensajero químico, dicho proceso es dependiente de la entrada de calcio del medio extracelular, hacia el interior de la célula, es decir, dependiente de los gradientes iónicos del sistema neuronal; y al llegar al final, las vesículas se fusionan con la membrana presináptica y son liberados a la hendidura sináptica, proceso denominado exocitosis, cumpliéndose así la propiedad de unidireccionalidad lo que quiere decir, que la transmisión se realiza en un solo sentido, en cuanto al neurotransmisor liberado se une a receptores situados en la membrana de la célula postsináptica, produciendo su despolarización (Kandel, Schwartz & Jessell, 2001).. Este complejo forma la sinapsis química. Una vez liberado, este mensajero se difunde por el espacio sináptico y actúa sobre la post-sinapsis, que es la zona donde se localizan los receptores al mensajero activándolos, excita o inhibe a la célula, o bien incrementa o disminuye la posibilidad que otras señales la exciten o la inhiban. Por estas características, este medio de comunicación es más lento que el eléctrico, pero también es el más común y versátil así esto permite que exista una gran cantidad de posibilidades de modificación de esta transmisión, lo que se denomina como plasticidad (Kandel, Schwartz & Jessell, 2001).
8.7 Modificación de la sinapsis durante la consolidación del aprendizaje. Como se mencionó en respuestas anteriores, la idea de que las células neuronales del cerebro no se añaden después del nacimiento y en la edad adulta es errónea, por el contrario, la neurogénesis se da a partir de células madre durante toda la vida en al menos dos áreas: el bulbo olfativo y el hipocampo. En la actualidad existen pruebas que implican que según la experiencia, el crecimiento de nuevas células granulares en el giro dentado del hipocampo puede contribuir al aprendizaje y la memoria. Sin embargo, la relación de las nuevas neuronas formadas requiere más trabajo, para ser consideradas como establecidas (Riedel & Micheau, 1999; Bliss & Collingridge, 1993; Bailey, Giustetto, et al., 2000). Para 1900, Müller y Pilzecker introdujeron el término ‘consolidación’ al proceso mediante el cual la información recientemente adquirida, la cual es frágil y susceptible de borrarse, se puede convertir en una memoria de largo plazo; Ramón y Cajal, durante la última década del siglo XIX, postuló que la información se almacena en el cerebro mediante cambios anatómicos entre las conexiones de las neuronas, es decir, la información se almacena mediante las diferentes transformaciones en la comunicación sináptica. Posteriormente Sherrington propuso el término plasticidad sináptica para describir los cambios en las 74 propiedades funcionales de una sinapsis como resultado de su actividad, y hace referencia a la probabilidad de inducir cambios que pueden o no ser reversibles (Riedel & Micheau, 1999; Bliss & Collingridge, 1993; Bailey, Giustetto, et al., 2000). Con base a lo anterior, se ha determinado que alteraciones físicas y/o estructurales de la sinapsis ocurre cuando se desarrollan huellas de la memoria a largo plazo. Las alteraciones estructurales más importantes son: 1. Aumento del número de lugares de liberación de vesículas para la secreción de neurotransmisores. 2. Incremento del número de vesículas del transmisor 3. Aumento del número de terminales sinápticas 4. Modificaciones de las estructuras de las espinas dendríticas (Ortega & Franco, 2010). En el proceso que se mencionó anteriormente denominado consolidación, intervienen tres fases importantes: la expresión génica, la nueva síntesis de proteínas y el crecimiento de las conexiones sinápticas. En el momento en que ocurre una aplicación repetida de serotonina, la cual activa la subunidad catalítica de PKA, esta recluta a una cinasa segunda mensajera: la proteincinasa activada por mitógeno (MAPK), que es una cinasa que frecuentemente se asocia al crecimiento celular. Una vez activadas, ambas cinasas son translocadas al núcleo de la neurona sensitiva. Ahí la subunidad catalítica activa un interruptor genético, el CREB-1 (proteína ligadora del elemento respuesta del AMPc) Este factor de transcripción, cuando es fosforilado, se une a un elemento promotor denominado CRE (elemento de respuesta al AMPc). Por medio de la MAPK, la subunidad catalítica de PKA actúa también de forma indirecta aliviando las acciones inhibidoras de CREB-2, un represor de la transcripción, La supresión de la acción inhibidora de CREB-2 y la activación de CREB-1 inducen la expresión de dos genes: la enzima ubiquitina hidrolasa que activa el proteosoma para activar PKA persistentemente, y el factor de transcripción C/EBP, uno de los componentes de la cascada génica necesaria para el crecimiento de nuevas unidades sinápticas (Kandel, 2001) Las bases neurológicas de la memoria de trabajo son la actividad eléctrica del momento, la cual es producida por la retroalimentación sináptica o por la constante activación de neuronas gracias a sus propiedades intrínsecas (Camperi & Wang, 1998). El enfoque moderno de los mecanismos neuronales comenzó con Hebb (1949), quien argumento de modo convincente que los cambios permanentes en la eficacia de la transmisión sináptica eran la base de la memoria a largo plazo que la búsqueda de las bases neuronales del aprendizaje y la memoria se han centrado casi exclusivamente en las sinapsis (Kandel, 2001) (Delgado et al., 1998).
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Figura 19: Almacenamiento a largo plazo de la memoria implícita. Participación de la vía AMPc-PKA-MAPK- CREB. Tomado: Ortega, Franco, Neurofisiología del aprendizaje y la memoria. Plasticidad Neuronal, 2010. Posteriormente en 1973 Timothy Bliss y Lomo demostraron la Potenciación Sináptica a largo plazo, (Long term potentiation (LTP), por sus siglas en inglés o (PLP) por sus siglas en español). Como una facilitación en la transmisión sináptica después que se ha aplicado a las neuronas presinápticas estimulación eléctrica de alta frecuencia. Dicha propiedad, hace referencia a la memoria asociativa postulada por Donald Hebb (1953), denominada así, porque asocia el disparo de una neurona presináptica con el de una neurona postsináptica donde las conexiones sinápticas pueden fortalecerse cuando la neurona pre y postsináptica coinciden en su activación. Hebb, también asignó dos propiedades a las PLP que el propuso como mecanismos fisiológicos del aprendizaje y la memoria, en primer lugar, afirmó que una PLP puede durar mucho tiempo, y en segundo lugar, aseguró la coexistencia del disparo de las células pre y postsinapticas. Lo anterior es considerado como postulado de Hebb para el aprendizaje (Delgado et al., 1998). ‘Cuando el axón de la neurona A está lo suficientemente cerca para excitar a la neurona B, y repetida y persistentemente se da esta excitación, algunos procesos de crecimiento o cambios metabólicos tienen lugar en una o en ambas células nerviosas, de tal manera que la eficacia de la célula A para excitar a B se incrementa’ (Hebb,1949). 76
En síntesis, Hebb manifiesta la necesidad de que ocurran cambios estructurales para el mantenimiento de la memoria formada como consecuencia del aprendizaje, lo cual está relacionado estrechamente con los mecanismos neuronales del aprendizaje y la memoria (Lisman, Lichtman y Sanes, 2003; Lynch 2004). Por lo tanto, la PLP es un fenómeno de plasticidad sináptica dependiente de actividad, ampliamente estudiado en la neurociencia actual, y se ha profundizado más que todo en la sinapsis entre la vía colateral de Schaffer y las células piramidales CA1 en el hipocampo, donde probablemente residen las modificaciones que subyacen a ciertas formas de aprendizaje y memoria, Sin embargo, se ha visto que la PLP también ocurre en otras regiones como en la corteza, amígdala, y cerebelo (Errington, Galley & Bliss,2003).
Cabe mencionar, que el hipocampo está formado por un circuito cerrado de 3 sinapsis. La primera está formada por las fibras que entran por la vía perforante, que provienen de la corteza entorrinal, con las células granulares del giro dentado. Estas, a su vez, proyectan sus axones (fibras musgosas) a capa piramidal de la zona CA3 y hacen una sinapsis con células piramidales e interneuronas, las células piramidales de CA3 proyectan sus axones a la zona CA1 por la vía conocida como colaterales de Schaffer. Las células piramidales de CA1 proyectan de nuevo a la corteza etirronal y cierran el circuito (Gutiérrez, 2001). Las tres sinapsis de este circuito son glutamatérgicas, es decir, utilizan glutamato como neurotransmisor. En el momento en que se activen las células granulares del giro dentado, estas liberarán glutamato y excitarán monosinápticamente a las células piramidales y a las interneuronas de CA3, estas a su vez, inhiben a las células piramidales para liberar GABA, una vez bloqueados los receptores de glutamato, las fibras musgosas no producen respuestas sinápticas excitadoras o inhibidoras en las células piramidales (Gutiérrez, 2001). A continuación se describen las características más importantes de la PLP: 1. Se provocan con bajos niveles de estimulación que reproduzcan la actividad neuronal normal. 2. los efectos de la PLP son más pronunciados en estructuras que han sido relacionadas con el aprendizaje y la memoria como el hipocampo y la neocorteza. 4. Los fármacos que influyen en el aprendizaje y la memoria tienen efectos paralelos sobre la PLP.
5. La PLP se da en sinapsis específicas, que se ha comprobado participan en el aprendizaje y la memoria en el sistema nervioso de invertebrados simples. Dicho esto, cabe notar que la Potenciación a Largo Plazo, es un proceso que consta de tres partes, Inducción, que es la estimulación que provoca una PLP considerado como aprendizaje, mantenimiento que son los cambios encargados de almacenar la PLP, que es la memoria, y la expresión, que comprende los cambios que permiten que esto se exprese durante la prueba, es decir, el recuerdo (Lisman, 2003). 77
8.8 Producción de la PLP: Aprendizaje Como se mencionaba anteriormente, La PLP se ha estudiado más ampliamente en las células CA1 del hipocampo etc., en dichas sinapsis predominan los receptores NDMA (N-metil-D- aspartato) los cuales son receptores de glutamato, el cual es uno de los principales neurotransmisores excitadores del cerebro. Generalmente, este receptor no emite una respuesta máxima a menos de que ocurran que el glutamato se una a él y que a su vez la neurona postsináptica este ya parcialmente despolarizada. Ya que este receptor tiene ligado a si canales de calcio que solo permiten que penetre en la neurona una pequeña cantidad de iones calcio, a menos de que la neurona este despolarizada cuando el glutamato se una al receptor. La importancia radica en que la entrada de los iones calcio es lo que desencadena los potenciales de acción y la casada de sucesos fisiológicos en la neurona postsinápticas que originan la PLP. Una característica importante de su producción bajo las condiciones descritas es importante ya que permite que las redes neuronales aprendan asociaciones, es decir, si la neurona glutamatérgica disparara por sí misma y liberara su neurotransmisor, el glutamato, a través de una sinapsis hasta los receptores NMDA de una neurona postsináptica, no se potenciará la transmisión en esa sinapsis porque la célula postsináptica no se disparará (Lisman, 2003). Sin embargo, si la neurona postsináptica estuviera parcialmente despolarizada cuando se dispara la neurona presinátpica la unión de glutamato a los receptores NMDA, abrirá completamente los canales de calcio, lo q permitirá que los iones de calcio ingresen y potencialicen la transmisión sináptica entre las neuronas pre y psotsinápticas. Los mecanismos por los cuales la entrada de calcio provoca la PLP son complejos y no son claros aun (Lisman, 2003). Sin embargo, si se ha comprobado como la PLP ejerce efectos activando las proteínas cinasas en el citoplasma neuronal. Mecanismo molecular que se explicará en líneas posteriores. (Morgado, 1998).
8.8.1. El mantenimiento y la expresión de la PLP: Almacenamiento y recuerdo. El mantenimiento y la expresión de la PLP implican cambios en las neuronas pre y postsinápticas, los cuales tienen lugar inmediatamente y mantienen la experiencia de estimulación de alta frecuencia durante semanas más tarde, lo cual probablemente implica cambios estructurales que dependen de la síntesis de proteínas. Hay pruebas claras de que estos procesos de mantenimiento y expresión de PLP en sinapsis que tienen receptores NMDA participan cambios presinápticos asociados con un aumento duradero del nivel de glutamato extracelular por la estimulación eléctrica posterior (Errington, Galley y Bliss, 2003), por lo tanto, debe existir alguna señal que pase de las neuronas postsinápticas de vuelta a las presinápticas, experimentos sugieren que en las sinapsis NDMA esta señal adopta la forma del gas soluble neurotransmisor monóxido de nitrógeno ( u oxido de nítrico (NO). El monóxido de nitrógeno se sintetiza en las neuronas postsinápticas como una respuesta a la entrada de calcio y luego se difunde de vuelta hasta los botones terminales de las neuronas presinápticas) (Delgado et al., 1998). 78
En conclusión, se puede decir que hoy en día es claro que efectivamente, se producen cambios estructurales en las sinapsis con receptores NMDA en asociación con la PLP de larga duración, evidenciado en el aumento en la cantidad y el tamaño de las sinapsis, de las espinas dendríticas y de los receptores NMDA postsinápticos. (Delgado et al., 1998). 8.8.2. Mecanismo Molecular de la PLP No han sido una tarea fácil establecer los mecanismos moleculares de la PLP, pero como es sabido, las sinapsis entre las colaterales de Schaffer y las dendritas de las células piramidales de CA1 en el hipotálamo son glutaminérgicas, en dichas membranas postsinápticas se encuentran tres tipos de receptores glutaminérgicos: el tipo NMDA (N-metil-D-aspartato), AMPA (-amino-3-hidroxi-5-hidroxi-5-metil-4-isoxazolpropionato), y metabótropo (Lynch, 2004; Rang y col, 2004) El receptor NMDA es permeable al ion Ca2+, pero este es bloqueado fisiológicamente por el ion Mg2+ , si la neurona postsináptica está en su potencial de membrana de reposo, debido a que este bloqueo es dependiente de voltaje, la función de la sinapsis cambia drásticamente cuando la membrana postsináptica es despolarizada. Entonces, cuando una estimulación de alta frecuencia causa una despolarización prolongada, esta expulsará los iones Mg2+ de los canales NMDA, lo que permitirá la entrada de Ca2+ aumentando su concentración dentro de las espinas dendríticas de la neurona postsináptica que finalmente termina desencadenando la PLP. Esta elevación de Ca2+ dispara inmediatamente las cinasas dependientes de calcio: Ca2+/Calmodulina cinasa II (CAMKII), proteincinasa C (PKC), y la tirosincinasa Fyn, que en conjunto inducen PLP. La CAMKII y la PKC fosforilan los receptores AMPA y aumentan su sensibilidad al glutamato, activando de este modo canales receptores silenciosos, dichas alteraciones contribuyen en la expresión y mantenimiento de la PLP; En conclusión dicho mantenimiento de la PLP se debe a los receptores AMPA, mientras que la inducción depende en los receptores NMDA ( Kushner & Silva, 2002). Posteriormente, la célula presináptica ha de ser informada de que se ha inducido la PLP, para lo cual se genera un segundo mensajero activado por las concentraciones de Ca2+ como el óxido nítrico (NO), el cual es un gas fácilmente defendible de una célula a otra, que se explicará líneas más adelante (Carson, 2012).
Al igual que el almacenamiento de la memoria la PLP tiene dos fases: la primera, la PLP temprana, que tiene una duración de 1 a 3 horas y no requiere síntesis de nuevas proteínas. Y la segunda, la PLP tardía que dura más de 4 horas y requiere necesariamente la sintésis de nuevas proteínas, esta última recluta la vía de transmisión de señales del AMPc-PKAMAPK- CREB, la cual activa la expresión de un número de genes implicados en la activación persistente de PKA, y en el crecimiento de nuevas zonas de sinapsis (Carson, 2012). 79
Figura 20: Mecanismo responsable de la LTP tardía. Debido a la activación del factor de transcripción CREB, el cual facilita la expresión de genes que producen una activación persistente de la PKA, y proteínas necesarias para el crecimiento de nuevas conexiones sinápticas. Tomado: Ortega, Franco, Neurofisiología del aprendizaje y la memoria. Plasticidad Neuronal, 2010. La Depresión a largo plazo o LTD, por sus siglas en inglés (Linás, 2012) se observó por primera vez en el hipocampo, pero finalmente se demostró estar presente en todo el cerebro en las mismas fibras como PLP; sin embargo, LTD es lo contrario de la LTP. Es decir, se caracteriza por una disminución en la fuerza sináptica y es producida por la estimulación más lenta de las neuronas presinápticas encadenada a un incremento mínimo de las concentraciones de Ca2+ al interior de la célula (Carson, 2012). En conclusión, cuando se adquieren nuevos conocimientos o se forjan nuevos recuerdos, o memorias, se establecen inevitablemente nuevas conexiones neuronales; el acto de aprender genera, por tanto el aumento de nuevas dendritas y conexiones, lo que finalmente con lleva a que nos cambie el cerebro en toda la literalidad de la palabra, en cuanto más conocimiento se adquiere, más densas serán las conexiones neuronales, y si evocamos estos saberes o memorias constantemente se aumentara la velocidad y la fuerza de dichas conexiones (Carson, 2012).
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8.9 Bases neuronales encargadas de la asociación del estrés.
Bien es conocido, que el organismo posee en su estructura, células especializadas encargadas de captar estímulos, llamadas receptores. Estos estímulos, pueden ser de origen interno o externo, como se explicará y profundizará más adelante; en consecuencia, todos los estímulos, sin importar su origen o su tipo, provocarán una respuesta a través de los efectores del organismo. El sistema nervioso es entonces, el encargado de recopilar los estímulos, analizarlos y tomar una decisión, es decir, elaborar una respuesta y finalmente, comunicarla a los efectores para ser llevada a cabo. En este orden de ideas, cuando el organismo capta estímulos estresantes o identifica una situación como estresante, se desencadenan una serie de reacciones químicas que involucran diversas áreas cerebrales (Saxena, 2003).
En primer lugar, se activa el eje HPA, es decir, Hipotálamo - glándula pituitaria y suprarrenal, donde el hipotálamo es un órgano básico, que ordena al sistema nervioso y endocrino; este, se encuentra ubicado sobre la glándula pituitaria y sus neuronas activan una parte del cerebro conocida como “la glándula maestra”, que es la pituitaria (hipófisis) la cual ordena a las glándulas endocrinas restantes y es altamente afectada por el hipotálamo (Saxena, 2003). Esta “glándula maestra”, a través de las neuronas del núcleo paraventricular, secreta el factor liberador de corticotropina o CRF, el cual es transportado a la hipófisis anterior donde estimula la secreción de la hormona adrenocorticotrofina (ACTH) la cual, entra a la circulación periférica, hasta las glándulas suprarrenales, que como su nombre lo indica, están ubicadas encima de los riñones, donde estimulan la secreción de las llamadas hormonas del estrés, de las cuales se distinguen dos clases principales (Lupien,2007) (Coveñas,2014). Los glucocorticoides, que en animales son llamados corticosterona y cortisol en humanos, y por otro lado las catecolaminas entre las cuales se encuentran la adrenalina y la noradrenalina (Lupien, 2009, 2006). Teniendo en cuenta las características liposolubles de los glucocorticoides, estos pueden cruzar fácilmente la barrera sangre-cerebro y obtener acceso a este, donde se unen a los receptores. Tres de las áreas más importantes del cerebro que contienen receptores de glucocorticoides son el hipocampo, la amígdala y los lóbulos frontales, que como se mencionó anteriormente, son estructuras cerebrales involucradas en el aprendizaje y la memoria (Yanes, 2008) (Lupien 2007). Los mecanismos bioquímicos del estrés serán explicados más adelante para mayor claridad.
8.10 Formas de percepción
El funcionamiento de la percepción, es el resultado del legado de las adaptaciones del cerebro de nuestros ancestros, a una gran variedad de ambientes. Por lo tanto, la percepción no es un objeto de estudio exclusivamente de un campo científico, por el contrario, es abarcado desde varias perspectivas, la psicología, por ejemplo, habla de la riqueza y complejidad de la percepción; la neurociencia ayuda a revelar las estructuras que hacen posible semejante riqueza y complejidad, y la biología evolutiva contribuye en explicar cómo surgieron esas 81 estructuras (Múnevar, 2006). El concepto de percepción, como se mencionó en líneas anteriores es uno de los temas que son tratados de manera interdisciplinar, pero en psicología ha sido uno de los temas inaugurales y fundamentales de su formación como ciencia (Oviedo, 2004). Para hablar de percepción, es necesario recurrir a la psicología clásica de Ulric Neisser, para quien la actividad perceptual implica la adaptación del organismo a un medio evolucionado (Bayo, 1987) (Neisser, 1976); bajo este punto de vista, plantea: <
Pero para esta época, la fisiología ya había cobrado importancia dentro de la explicación psicológica, por lo tanto la psicofisiología ya definía la percepción como una actividad cerebral de alta complejidad impulsada por la transformación de la información de un órgano sensorial específico. Es entonces cuando la Gestalt realizó una revolución copernicana en psicología al plantear la percepción como una actividad cerebral mental y no como un derivado de estados sensoriales, como era definida hasta el momento, estableció que la percepción no está sometida a la información proveniente de los órganos sensoriales, por el contrario, es la encargada de regular y modular la sensorialidad (Oviedo, 2004). Para lograr dicha revolución, fue necesario realizar una exhaustiva revisión filosófica de los supuestos científicos desde los que se abordaba la percepción en ese entonces. Para tales fines se realizó una severa crítica al movimiento empirista-asociacionista; el empirismo es el movimiento conceptual que lleva a su máxima expresión la idea de que todo estado psíquico tiene su origen en la sensación, afirmando que “las ideas son unidades de la mente, una idea es el objeto del pensamiento” (Boeing, 1992, p194.). Finalmente este mismo movimiento plantea el concepto de asociación mental, entendido como el momento en el cual la conciencia toma las ideas sensoriales, las integra unas con otras y forma estados complejos como la noción de objeto o la noción de realidad (Oviedo, 2004). Con base en lo descrito, se puede establecer que las percepciones no son registros directos del mundo que nos rodea, sino que por el contrario, construyen internamente reglas innatas y construcciones impuestas por las habilidades del sistema nervioso, reflejando la capacidad innata del cerebro para organizar sensaciones simples de modos característicos. El filósofo Immanuel Kant, se refería a estas construcciones como preconocimiento, a través de los cuales la psicología de la Gestalt planteó sus críticas al asociacionismo, argumentando que la mente no es un receptor pasivo de las impresiones sensoriales, sino que más bien construye de acuerdo con las categorías preexistentes objetivas o ideales, tales como el espacio, el tiempo y la casualidad que existen independientemente de la estimulación física del exterior del cuerpo (Kandel, 2003).
Posterior a las críticas reveladoras de la Gestalt, esta se propuso estructurar una nueva postura, donde la percepción viene entendida como un permanente acto de conceptualización, es decir, como todo un proceso de formación de representaciones mentales. Para 1912 El principal promotor de esta teoría, Wertheimer, se permitió realizar evidencia experimental sobre la teoría, lo que dio origen a las reconocidas leyes de la percepción o principios gestálticos, con el fin de describir los conceptos importantes dentro de la explicación de la percepción, la manera en la que selecciona la información relevante y oportuna que le permite representar un objeto, es decir, el concepto de forma, contorno o borde, la tendencia a categorizar, agrupar de acuerdo a las características o parámetros de calidad y armonía, denominado como pregnancia; finalmente, un principio de proximidad, agrupamiento de la información del exterior; semejanza o igualdad, que es la clasificación de la información según el grado de semejanza; la tendencia al cierre, que permite comprender el concepto, su 83 contorno como un todo; y el principio Relación figura- fondo que integra los anteriores conceptos y refleja la capacidad de generar representaciones mentales complejas (Oviedo, 2004). Finalmente, es importante mencionar que estos principios ejercieron una influencia importante en toda la psicología, la biología y la física, ya que los gestaltistas abarcaron el problema de la percepción, desde el ámbito de la experiencia perceptiva, como indica Wertheimer, la importancia de la estructura en nuestra experiencia perceptiva. La gestalt, se hizo extensiva hasta los procesos cerebrales fisiológicos, entendiendo la mente como una representación fiel de la naturaleza de los objetos del mundo externo pero a su vez, una reproducción fidedigna a los procesos fisiológicos correspondientes. Entendiendo el sistema nervioso como un todo, como una interacción de fuerzas del sistema nervioso, no solo en cuanto a la experiencia, sino a todos los campos de las ciencias físicas, dándole una vez más un matiz universal a la teoría gestáltica (Experimentos de Köler…, pp 87-109). Par la psicología moderna, no se puede hablar de percepción sin hablar de sensación y viceversa, donde la percepción se define cómo el conjunto de procesos y actividades relacionados con los estímulos que alcanzan a los sentidos, mediante los cuales se obtienen datos respecto al entorno, las interacciones con el mismo etc., relacionando un proceso cognoscitivo de organización e interpretación de la información sensorial que ingresa al organismo y tiene como fin desarrollar una conciencia del entorno y de uno mismo (Kandel, 2003) (Fregoso, Gütierrez, 2008).
Pero la percepción como se dijo anteriormente es multidisciplinar, y universal como en la teoría gestáltica, por lo tanto es abarcada desde dos campos: la psicofísica, que se encarga del estudio de la relación entre los aspectos físicos del estímulo y los atributos de a percepción psicológica del mismo (Fregoso, Gütierrez, 2008). Por otro lado la fisiología sensorial examina las consecuencias neuronales del estímulo físico, como los receptores sensoriales transducen el estímulo y cómo este es procesado por el cerebro (Kandel, 2003). El cuerpo humano posee mecanismos biológicos altamente evolucionados y especializados los cuales son sensibles a diferentes tipos de información relevante de su entorno, conocidos como receptores sensoriales, (Soriano, 2007). Estos, le permiten su conocimiento del mundo, registrando los cambios de energía que ocurren en el medio, estructurado a partir de la vista, el sonido, el tacto, el dolor, el olor, el sabor y la sensación de los movimientos corporales (Kandel, 2003), comunicando al sistema nervioso, la “realidad” que le rodea, traducido a su lenguaje eléctrico: Los potenciales de acción. Los procesos perceptuales son altamente complejos y dependen a su vez de los sistemas sensoriales y el cerebro (Fregoso & Gütierrez, 2008). La percepción comienza en las células receptoras, las cuales son sensibles a diversos tipos de estímulos, pero en las entradas sensoriales se perciben cómo un estímulo específico, estos sistemas codifican los atributos de las sensaciones: la localización del estímulo y sus 84 características. Dichas vías sensoriales conectan el receptor periférico o neuronas periféricas, con la médula espinal, el tronco del encéfalo, el tálamo y el córtex cerebral (Kandel, 2003). Pero en cuanto a la recepción sensorial, es importante mencionar que esta difiere para cada uno de los sentidos, pero existen cuatro funciones que los sentidos desempeñan en común en la percepción: detección, transducción, transmisión y procesamiento de la información (Fregoso & Gütierrez, 2008). Por ejemplo, Cuando se nota un estímulo táctil en la mano, la población de receptores táctiles realiza una descarga de potenciales de acción en las fibras aferentes de la mano ocasionando una descarga en células de los núcleos de la columna dorsal, en el tálamo y en varias áreas corticales conectadas, Esta primera fase se denomina como detección, está la información sensorial detectada, es procesada de manera secuencial en vías separadas, las cuales operan en paralelo entre todas ellas, lo que es fundamental para la manera en la que el cerebro forma las percepciones del mundo externo, esto es un primer acercamiento hacia los mecanismos neuronales de la percepción, que como se ha indicado en líneas anteriores no es una copia directa y precisa del entorno (Kandel, 2003). Es claro que cada sistema sensorial responde a una variedad de estímulos y aportan al sistema nervioso una información específica, por no decir que única; Cada uno de estos sistemas debe realizar una conversión de la energía física, a una información que sea comprensible para el cerebro, lo cual hace a través de tres pasos, en primer lugar, se debe convertir la energía del estímulo ya sea mecánica o electromagnética, en señales neuronales electroquímicas, lo que es conocido como transducción del estímulo, el cual tiene un mecanismo molecular diferente en cada tipo de receptor (quimiorreceptores, mecanorreceptores, fotorreceptores, etc.,), por ejemplo, cuando hablamos de un mecanorreceptor, la energía mecánica deforma la membrana de la célula receptora afectando así la configuración de los canales iónicos de la membrana, lo que provoca la apertura de más canales y en consecuencia la entrada de Na+ y K+, causando una despolarización local del terminal receptor y generando un potencial receptor; en segundo lugar, las características principales del estímulo detectado y transducido, deben ser representadas como señales de la neurona sensorial primaria, proceso conocido como codificación neuronal, finalmente se da la capacidad del organismo de discriminar el estímulo por medio de un mecanismo de contraste, denominado inhibición lateral (Kandel, 2003).
8.11 Neurotransmisores y Conducta El concepto de transmisor químico se remonta a 1930, después de que Otto Löewi demostró la liberación de la Acetil Colina (ACh) en los terminales del nervio vago del corazón de rana, junto con el trabajo de Henry Dale sobre la transmisión colinérgica y adrenérgica; Los términos colinérgicos y adrenérgico se propusieron para indicar que una neurona utiliza ACh o la noradrenalina (o adrenalina) como neurotransmisor (Kandel, Schartz & Jessel, 2001). 85
Posterior a esto, se han descubierto muchas sustancias que actúan como transmisores gracias a trabajos como los de Bernard Katz que permitieron entender que estas se almacenan en unas vesículas en la sinapsis y se liberan por exocitosis, pero algunas sustancias conocidas como neurotransmisores se liberan directamente a la hendidura sináptica desde el citoplasma, además de por exocitosis (Kandel, Schartz & Jessel, 2001). Este término, como muchos de los utilizados en la neurobiología, carece de precisión, para Kandel y colaboradores, se puede definir un transmisor como una sustancia que se libera por una neurona en la sinapsis y que afecta de manera específica a otra célula, ya sea una neurona o un órgano efector (Kandel, Schartz, Jessel, 2001); otros autores los definen como sustancias químicas que se encargan de la transmisión de las señales desde una neurona hasta la siguiente a través de la sinapsis, también se encuentran en la terminal axónica de las neuronas motoras, donde estimulan las fibras musculares para contraerlas (Leyva, 2011). Los neurotransmisores pueden ser diferenciados de las hormonas, debido a que en estas la célula postsináptica está próxima al lugar de liberación del transmisor, mientras que las hormonas son liberadas al torrente sanguíneo para actuar sobre objetivos distantes, sin embargo los transmisores pueden actuar sobre objetivos situados a cierta distancia el lugar de liberación (Kandel, Schartz & Jessel, 2001). Otras características importantes de los neurotransmisores involucra que muchos de los transmisores conocidos no solo activan receptores en la célula postsináptica, sino también autorrecptores, receptores situados en la terminal de la que se ha desprendido el transmisor, además sus efectos son transitorios y duran entre milisegundos y minutos, sin embargo, su acción puede provocar cambios a largo plazo en la célula de actuación que duran horas o días (Kandel, Schartz & Jessel, 2001). Además, los neurotransmisores se encuentran almacenados en vesículas sinápticas, y su liberación está dada por el estímulo de un potencial de acción, su unión y reconocimiento definido está dado entre un neurotransmisor y célula blanco, finalmente su presencia define la regulación (inactivación y finalización) de la actividad biológica (Leyva, 2011) En la actualidad es sabido que el ser humano emplea hasta 100 neurotransmisores para controlar sus conductas, sumamente complejas y adaptables, aunque con certeza solo se conocen 50 sustancias, los científicos no limitan la cantidad de estos que se encontrarán (Kolb, Whishaw, 2003). Para que una sustancia sea aceptada como neurotransmisor, debe cumplir con ciertas generalidades según diferentes autores (Hill, Wyse, Anderson, 2004) (Kandel, Schartz & Jessel, 2001) (Kolb & Whishaw, 2003) (Bustamante, 2007). 1. La sustancia química debe ser sintetizada en la neurona o estar presente en ella. 2. Está presente en la terminal presináptica y se libera en cantidad suficiente para ejercer una acción definida sobre la neurona postsináptica u órgano efector, es decir, cuando la neurona es activada, la sustancia química debe ser liberada y producir alguna respuesta sobre una célula diana. 86
3. Cuando es administrado de forma exógena, es decir, como fármaco en concentraciones razonables debe mimetizar perfectamente los efectos del transmisor liberado endógenamente, por ejemplo, activa los mismos canales iónicos o vía de segundo mensajero en la célula postsináptica. 4. Existe un mecanismo específico para eliminarla de algún lugar donde actúe (hendidura sináptica), es decir, debe existir dicho mecanismo para eliminar la sustancia una vez haya terminado su labor (Kandel, Schartz & Jessel, 2001) (Kolb & Whishaw, 2003). Para el proceso de comunicación el sistema nervioso utiliza dos tipos principales de sustancias químicas: los transmisores de pequeño peso molecular y los péptidos neuroactivos de cadena de aminoácidos corta; estas sustancias se encuentran almacenadas en vesículas pequeñas y grandes. Los neuropéptidos se empaquetan en vesículas grandes de núcleo denso, que liberan su contenido por un mecanismo de exocitosis parecido al que se evidencia en las glándulas secretoras. Los transmisores de moléculas pequeñas se guardan en pequeñas vesículas transparentes las cuales liberan su contenido por exocitosis en zonas activas asociadas estrechamente a canales de Ca2+ específicos. Las vesículas grandes de núcleo denso pueden contener también transmisores de pequeña molécula además de neuropéptidos (Kandel, Schartz & Jessel, 2001). Taba 5. Sustancias transmisoras de moléculas pequeñas y sus enzimas biosintéticas esenciales. Transmisor Enzima Actividad Acetilcolina Acetilcolinesterasa Específica Aminas Dopamina Tirosina hidroxilasa Específica Noradrenalina Tirosina hidroxilasa y dopamina Específica β-hidroxilasa Adrenalina Tirosina hidroxilasa y dopamina Específica β-hidroxilasa Serotonina Triptófano hidroxilasa Específica Histamina Histidina descarboxilasa Especificidad incierta Aminoácidos Ácido γ-aminobutírico Ácido glutámico descarboxilasa Probablemente (GABA) de ácido glutámico Específica. Glicina Enzimas que operan en el Vía específica no metabolismo general determinada Glutamato Enzimas que operan en el Vía específica no metabolismo general determinada Nota: Tomado y modificado Kandel, Schartz, Jessel, 2001. Adicional a estos, el óxido nítrico es un neurotransmisor en estado gaseoso, también están los péptidos dentro de los cuales se encuentran las Endorfinas, taquininas, entre otras. Y las purinas, donde se destaca el ADN y la adenosina. 87
Como se señaló anteriormente, los neurotransmisores se encuentran almacenados en vesículas sinápticas, las pequeñas son características de neuronas que usan como neurotransmisores acetilcolina, glutamina, GABA y glicina, mientras que las vesículas grandes de núcleo denso son típicas de las neuronas catecolaminérgicas y serotoninérgicas (Kandel, Schartz, Jessel, 2001). El mensajero químico o neurotransmisor, en primera instancia, atraviesa la hendidura sináptica es una neurohormona que se libera del axón de la primera célula en dirección hacia las dendritas de la segunda. Dicha acción esta mediada por la presencia de un receptor, un acoplador y un segundo mensajero. Los primeros mensajeros hidrófilos cómo la acetilcolina nicotínica, glutamato, GABA, glicina y 5-HT3, se unen a receptores de membrana plasmática que incluyen canales iónicos controlados por ligando, los segundos mensajeros son moléculas pequeñas que acarrean la información codificada por los mensajeros extracelulares hacia blancos intracelulares encargados de la respuesta biológica. Los segundos mensajeros incluyen al AMP cíclico, al GMP cíclico, Diglicerido, Trifosfato de inositol y calcio; el AMPc y el GMPc y el diglicérido activan a sus proteincinasas respectivas (Bayo, 2014). En cuanto a los mensajeros químicos aminérgicos, estos presentan amplias similitudes bioquímicas comunes, todos los que poseen moléculas pequeñas, se forman en rutas biosintéticas relativamente cortas y se sintetizan a partir de los precursores derivados de sustratos de carbohidratos principales de metabolismo intermediario y al igual que en otras rutas del metabolismo, la síntesis de los neurotransmisores se catalizan por enzimas que son citosólicas (Kandel, Schartz & Jessel, 2001). Los primeros transmisores identificados fueron los de moléculas pequeñas, entre los cuales se encuentra la ACh, cuando estos transmisores de molécula pequeña son liberados de un terminal axónico pueden ser reemplazados rápidamente en la membrana presináptica. También actúan de forma relativamente rápida en comparación con otros, sus componentes principales se derivan de los alimentos que se ingieren, en consecuencia, sus niveles y actividades en el organismo pueden estar influidos por la dieta (Kolb & Whishaw, 2003). En el caso de las rutas biosintéticas de los transmisores aminas, como en otras rutas, la sintésis global del transmisor se regula por una reacción enzimática, generalmente es característico que el control de la enzima se realice por un tipo de neurona y habitualmente que no se haga en otros tipos neuronales (Kandel, Schartz & Jessel, 2001). Entonces, se aceptan de manera general como neurotransmisores a nueve sustancias de bajo peso molecular, de las cuales ocho son aminas; siete son aminoácidos o sus derivados. El otro, que no es amina, es el ATP o sus metabolitos (Kandel, Schartz & Jessel, 2001).
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Tabla 6. Transmisores de pequeña molécula: Transmisor Abreviatura Acetilcolina ACh Aminas Dopamina DA Noradrenalina NE Adrenalina EP Serotonina 5-HT Aminoácidos Glutamato Glu Ácido gamma- GABA aminobutírico Glicina Gly Histamina H Nota Tomado de: Kolb, Whishaw, 2003 8.11.1 La Acetilcolina. Es la única amina transmisora de bajo peso molecular admitida que no es un aminoácido ni procede directamente de uno de ellos. Su ruta biosintética tiene solo una reacción enzimática la cual esta catalizada por la acetil-colintransferasa; el tejido nervioso no puede sintetizar la colina por lo cual esta debe proceder de la dieta y llegar a las neuronas a través del torrente sanguíneo; el cosustrato que es la acetilcoenzima A (acetil CoA), participa en muchas de las rutas metabólicas universales y no es limitada a las neuronas colinérgicas (Kandel, Schartz & Jessel, 2001).
Figura 21: Formación de Acetil colina a partir de Acetil CoA más Colina catalizada por la enzima acetil- colintransferasa. La acetilcolina es sintetizada en el citoplasma, donde puede ser liberada directamente al espacio sináptico, o bien incluye las cinasas I y II, dependientes de iones de Ca ++ y de la proteína calmodulina (CaMK I y CaMK II), y por la cinasa dependiente de AMPc (PKA). Cuando un potencial de acción alcanza la terminal nerviosa, se genera un potencial de membrana que activa los canales de Ca++, Debido al gradiente electroquímico, se genera un influjo de iones de Ca++ que en conjunto con la calmodulina, activan las cinasas CaMK I y CaMK II, las que fosforilan a la sinapsina I (CaMK I y CaMK II) y a la sinapsina II (CaMLII) (Flores & Segura, 2005). La unión del grupo fosfato a las sinapsinas debilita la unión de las vesículas sinápticas al citoesqueleto, facilitando así su transporte a la zona activa. Una vez transportadas estas se 89 fijan a la zona activa (anclaje o “docking” ), donde experimentan un proceso que las hace competentes para la exocitosis (maduración o “priming”); la propagación del impulso nervioso hacia la terminal axónica despolariza la terminal, llevando su potencial desde -70 mV hasta +20 o +30 mV, lo que permite la apertura de canales de Ca++ sensibles al voltaje lo cual permite que en su alrededor se formen zonas de alta densidad o nubes de Ca++, donde su concentración llega a ser hasta de 100-200M, es decir, 1.000 veces la concentración en reposo (100-200 nM) (Flores & Segura, 2005). El aumento de la concentración de Ca++ afecta a diversas proteínas, entre ellas, aquellas involucradas en la exocitosis, en un proceso donde una proteína, la sinaptotagmina, parece funcionar como un sensor de Ca++ que termina de manera súbita el proceso de fusión de la vesícula una vez que se han formado complejos por proteínas, como la sintaxina, la SNAP-25, el factor sensible a N- etilmaleimida (NSF) y proteínas de unión a NSF o SNAPs (Flores & Segura, 2005). La acetilcolina liberada al espacio sináptico actúa sobre sus receptores de membrana, cuya función principal es la transducción de señales, dichos receptores pueden ser de dos tipos, en primer lugar, receptores que permiten la apertura de canales iónicos como los nicotínicos para AC, GABAA, y los de glicina, que poseen un sitio de unión para el neurotransmisor y contiene el canal iónico encargado de transmitir la señal hacia el interior de la célula, un segundo tipo de receptor es aquel que interactúa con proteínas unidas a nucleótidos de guanina (proteína G), como los colinérgicos de tipo muscarínico. Otra opción es que la acetilcolina al ser liberada al espacio sináptico puede ser hidrolizada por acción de la acetilcolinesterasa, permitiendo la inducción de cambios bioquímicos y eléctricos en la célula postsináptica, que depende del tipo de receptor y de la forma en que este se encuentre sincronizado con los sistemas d transducción (Flores & Segura, 2005). En cuanto al cerebro de los mamíferos, el efecto fisiológico más relevante de la acetilcolina es una reducción de la permeabilidad a K+, de manera que las neuronas sensibles de la acetilcolina son más susceptibles a otras influencias excitatorias. Este neurotransmisor inerva todas las regiones de la corteza cerebral por lo cual no es de extrañar que la función cortical está fuertemente influenciada por dicho neurotransmisor; varios grupos neuronales están relacionados esencialmente con fenómenos de activación cortical, el paso de sueño a vigilia y también con la memoria. De manera que la actividad colinérgica es fundamental para mantener el ritmo hipocampal (Flores & Segura, 2005). Por otra parte, estudios han revelado que lesiones en núcleo basal Meynert en animales de experimentación provocan pérdida de memoria, la cual se revierte tras la administración de agonistas. Las vías corticales procedentes de este núcleo juegan un papel principal en los procesos de aprendizaje mediante cambios en la liberación cortical de acetilcolina que modulan la respuesta cortical a un determinado estímulo, dichas vías colinérgicas del hipocampo parecen estar implicadas en procesos de memoria y asociación. En conjunto, la inervación colinérgica de áreas corticales y límbicas se involucra en procesos de consolidación de la memoria y de componentes emocionales, por tanto es entendido que las neuronas colinérgicas del estriado juegan un papel primordial en el control de la actividad motora. 90
Algunas patologías como la degeneración selectiva de las neuronas dopaminérgicas en la enfermedad del Parkinson tienen su origen en un predominio colinérgico, con hipertonía y rigidez. Contrario a esto, la degradación de las neuronas intrínsecas estriatales, características de la corea de Huntington, origina hiperactividad dopaminérgica que se caracteriza por movimientos estereotipados (Flores & Segura, 2005). De manera específica, la acetilcolina es utilizada por las motoneuronas de la medula espinal, liberada en todas las uniones neuromusculares de los vertebrados, y en el sistema nervioso autónomo es el neurotransmisor de todas las neuronas preganglionares al igual que de las neuronas prostganglionares parasimpáticas. La acetilcolina se utiliza en diversas sinápsis a lo largo de todo el encéfalo como se especificó anteriormente, específicamente en el núcleo basal que tiene numerosas proyecciones hacia el cortex cerebral, donde son abundantes los cuerpos celulares que sintetizan ACh (Kandel, Schartz & Jessel, 2001). 8.11.2 Aminas biogénicas Son derivadas de aminoácidos y actúan a su vez como hormonas, y son muy relevantes en el sistema nervioso central; el término amina biogénica, es impreciso desde el punto de vista químico, pero ha sido utilizado para designar ciertos neurotransmisores dentro de los cuales se comprenden las catecolaminas (adrenalina, nor-adrenalina y dopamina), la serotonina y la histamina, esta última es un imidazol que recurrentemente es citado como amina biógena, aunque sus características bioquímicas están alejadas de las catecolaminas e indolaminas (Kandel, Schartz & Jessel, 2001). Todos los neurotransmisores catecoláminicos tales como la dopamina, noradrenalina y adrenalina, se sintetizan a partir del aminoácido tirosina, en la misma ruta biosintética, la cual consta de cinco enzimas: la tirosina hidroxilasa, la L-aminoácido aromático descarboxilasa, la dopamina β-hidroxilasa, la pteridina reductasa y la fenil etanolamina N- metil transferasa. Las catecolaminas poseen similitudes químicas, entre ellas un núcleo catecol, es decir, un anillo bencénico con dos hidroxilos en la posición 3 y 4 (dihidroxilado) y un grupo amina (Kandel, Schartz & Jessel, 2001). Las catecolaminas son sintetizadas a partir de tirosina, aminoácido que puede derivar directamente de la dieta o ser sintetizado en el hígado de manera endógena a partir de la fenilalanina. Una vez la tirosina ingresa a las células gracias al transporte activo, el procesos de síntesis comienza y está constituido por 4 reacciones químicas catalizaddas por enzimas; los procesos biosintéticos suceden en el citosol y en las vesículas electrodensas (Brandan et al., 2010). El primer paso en la síntesis de catecolamina es catalizada por la enzima tirosina hidroxilasa en una reacción que requiere oxígeno como co-sustrato y tetrahidrobiopterina (pteridina reducida (pt-2H)) como un cofactor para sintetizar L-dihidroxifenilalanina (L-DOPA). Debido a que la tirosina hidroxilasa es limitante de la velocidad para la síntesis de los tres transmisores, su presencia es un criterio útil para la identificación de neuronas catecolaminérgicas (Purves, et al., 2001) (Kandel, Schartz & Jessel, 2001). 91
El segundo paso es la descarboxilación, es decir, la L-DOPA por acción de una descarboxilasa se transforma en dopamina y CO2. Ver Figura 22. La Dopamina (DA), considerada en un principio como un simple intermediario de la síntesis de adrenalina y noradrenalina, fue reconocida como un neurotransmisor en los años 60. La investigación acerca de la transmisión neural mediada por DA aumentó rápidamente debido, en parte, al descubrimiento de la implicación de la DA en la enfermedad de Parkinson y en la esquizofrenia (Porras, 1996). Este neurotransmisor es considerado como neurorregulador, es decir, desempeña un rol fundamental en la comunicación entre células nerviosas adyacentes, es considerado también, como uno de los neurotransmisores más importantes, de manera que representa más del 50% del contenido total de catecolaminas del cerebro, sin embargo, la distribución de las neuronas dopaminérgicas en el sistema nervioso central se halla limitada a básicamente cuatro sistemas neuronales dopaminérgicos: nigroestriado, mesolimbico, mesocortica y tuberoinfundibular ("catecolaminas(dopa,5HT,noradrena)", 2016). La Dopamina es reconocida como la catecolamina más importante debido a que presenta una localización encefálica más elevada que la noradrenalina y las neuronas que contienen dopamina pueden dividirse en tres grupos principales: nigroestriadas, mesocorticales y tuberhipofisales. El principal tracto dopaminérgico en el cerebro se origina en la zona compacta de la sustancia negra, y proyecta axones que proporcionan una densa inervación al núcleo caudado y al putamen del cuerpo estriado; aproximadamente un 80% de toda la dopamina que se encuentra en el cerebro se halla en el cuerpo estriado ("catecolaminas (dopa, 5HT,noradrena)", 2016). Es importante resaltar que los cuerpos celulares que contienen dopamina que están situados de forma medial a la sustancia negra, de manera que proporcionan una inervación difusa, aunque moderada, al cerebro anterior, incluyendo estructuras tales como: El cortex frontal y el cingulado, el séptum, el nucleus accumbens y el tubérculo olfatorio, además, los núcleos cuneiformes, el núcleo rojo, la sustancia negra y las áreas tegmentales son estructuras claramente dopaminérgicas, de manera que la acción de la dopamina esta directamente implicada en el control y regulación del movimiento, en la expresión de los estados emocionales y en la capacidad de proposición y juicio, ha sido demostrado que participa en la aparición de las sensaciones placenteras en condiciones normales, su aumento, a causa de drogas psicoactivas, por ejemplo, emerge la sensación de placer. ("catecolaminas (dopa, 5HT, noradrena)", 2016) (Bustamante, 2007).
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Figura 22: Síntesis de Dopamina, Norepinefrina y Epinefrina. Recuperada: catecolaminas(dopa,5HT,noradrena). (2016). Javeriana.edu.co. Algunas patologías se pueden presentar ante la pérdida de las células que producen Dopamina en los núcleos centrales del cerebro, provocando por ejemplo, la enfermedad del Parkinson, es además un factor fundamental en enfermedades mentales como la esquizofrenia, papel que está demostrado porque el bloqueo de su acción por drogas antidopaminérgicas, lo cual mejora los síntomas de la enfermedad. Desde el núcleo acumbens la células dopaminérgicas se proyectan hacia el sistema límbico que regula la conducta emocional, lo que explica su papel en el fenómeno de la drogadicción (Bustamante, 2007). 93
Continuando con la formación de catecolaminas, la tercera enzima en la secuencia, es la dopamina β- hidroxilasa, la cual convierte la dopamina en noradrenalina; a diferencia de todas las restantes enzimas en la vía biosintética de los neurotransmisores de molécula pequeña, la dopamina β- hidroxilasa está asociada a membrana; la hidroxilasa está firmemente ligada a la superficie interna de las vesículas aminérgicas como una proteína periférica, lo que hace que en consecuencia la noradrenalina se sintetice en el interior de las vesículas, cuestión que no ocurre en ningún otro neurotransmisor. En el sistema nerviosos central la noradrenalina se utiliza como un transmisor por neuronas cuyos somas neurales se localizan en el locus coeruleus, un núcleo del tronco encefálico con muy complejas funciones moduladoras. Aunque estas neuronas son relativamente escasas en número, proyectan difusamente a la totalidad del córtex, el cerebelo y la medula espinal. En el sistema nervioso periférico la noradrenalina es el transmisor de las neuronas postganglionares del sistema nervioso simpático, de manera que tiene acción sobre el corazón aumentando la frecuencia de la contracción cardiaca, en la periferia, produce constricción arterial, aumentando la presión sanguínea, a nivel pulmonar provoca la dilatación de los bronquios, es el neurotransmisor que intervienen en las respuestas del organismo a los estados de emergencia (Kandel, Schartz & Jessel, 2001) (Bustamante, 2007). La siguiente enzima, la feniletanolamina-N-metil transferasa, metila la noradrenalina para formar la adrenalina (epinefrina) en la médula suprarrenal. Esta reacción requiere a la S- adenosil metionina como donante de un grupo metilo. La transferasa es una enzima citoplasmática, por lo cual, para que se libere adrenalina, primero tiene que ser captada en las vesículas y pasar al citoplasma, se cree además que algunas neuronas encefálicas utilizan adrenalina como transmisor (Kandel, Schartz & Jessel, 2001). Como se mencionó anteriormente, el primer lugar de síntesis de adrenalina es la médula suprarrenal, a partir de la cual se libera directamente sobre el torrente sanguíneo por despolarización gracias al potasio y por otros tratamientos despolarizantes, este mecanismo es dependiente de calcio. El transporte de alta afinidad de la adrenalina hasta los terminales nerviosos y células gliales, es casi con certeza el método principal mediante el cual se inactiva la adrenalina liberada en las sinapsis. Este neurotransmisor se encuentra involucrado en mecanismos centrales de control vasomotor y respiración, termorregulación, regulación de la ingesta de alimentos y agua y control de la secreción pituitaria ("adrenalinaynoradrenalina", 2016). Se ha establecido, que no todas las células que liberan catecolaminas expresan las enzimas biosintéticas señaladas, aunque liberen adrenalina; las neuronas que utilizan noradrenalina no expresan la metil transferasa, y las que liberan dopamina no expresan la transferasa o la dopamina β-hidroxilasa. Sin embargo, la expresión de los genes que codifican las enzimas que sintetizan las catecolaminas, pueden regularse independientemente. La síntesis de aminas biógenas está muy regulada y el resultado es que las cantidades de transmisor disponibles para 94 la liberación pueden afrontar amplias variaciones de la actividad neurona (Kandel, Schartz & Jessel, 2001). La serotonina interviene principalmente en la transmisión de impulsos de grupos específicos de neuronas serotoninérgicas de algunos núcleos situadas en y alrededor del rafe del tronco cerebral implicados en la regulación de la atención y otras funciones cognitivas complejas, pero también participes de la modulación de los estímulos dolorosos, desde allí se proyectan ampliamente en la totalidad de los cuerpos posteriores del encéfalo y la médula espinal en donde inhiben la transmisión de dichos estímulos (Bustamante, 2007) (Kandel, Schartz & Jessel, 2001). Este neurotransmisor, está involucrado en los cambios anímicos de un individuo normal y sus alteraciones, en condiciones patológicas, en sentido negativo o positivo, que conducen a la depresión o a la hipomanía. En cuanto a la formación reticular del tronco cerebral, la serotonina funciona como neurotransmisor excitador e interviene en la regulación de los estados de sueño y vigilia; diferentes estudios han observado que los animales más agresivos como las hormigas soldado tienen niveles básicos de serotonina más bajos que los de otros miembros de la colonia, en el hombre se han detectado bajos niveles de serotonina en personas suicidas, a su vez, interviene en las grandes modificaciones de la percepción y de la conducta que producen las drogas psicodélicas, especialmente el LSD (Bustamante, 2007). En general, la serotonina, dopamina y noradrenalina, son importantes en mecanismos que subyacen en algunas de las más comunes e importantes disfunciones neurológicas y mentales, tales como: la depresión y la esquizofrenia, la drogadicción y la enfermedad del Parkinson (Kandel, Schartz & Jessel, 2001). La 5-Hidroxitriptamina (5-HT) o Serotonina deriva del aminoácido esencial triptófano de origen exógeno, junto a un grupo de compuestos aromáticos denominados índoles, los cuales se caracterizan por poseer un anillo de cinco elementos que tienen un nitrógeno unido a un anillo bencénico; para su síntesis se necesitan dos enzimas: la triptófano hidroxilasa, una oxidasa similar a la tirosina hidroxilasa, y la 5-hidroxitriptófano descarboxilasa (Kandel, Schartz, Jessel, 2001). El triptófano se recoge en neuronas por un transportador de membrana plasmática e hidroxilado en una reacción catalizada por la enzima triptófano 5-hidroxilasa, la etapa limitante de la velocidad para la síntesis de 5-HT. Al igual que otras aminas biógenas, los efectos sinápticos de la serotonina se terminan mediante el transporte de vuelta en los terminales nerviosos serotoninérgicos. La ruta catabólica primaria está medida por la MAO (monoaminooxidasa A (MAO-A) es una enzima que regula la degradación metabólica de serotonina y noradrenalina en el sistema nervioso). Como se mencionó anteriormente, la serotonina se encuentra en grupos de neuronas en la región del rafe de la protuberancia y el tronco cerebral superior, cuyas proyecciones extendidas al cerebro anterior y se han implicado en la regulación del sueño y la vigilia. Se considera además, que los fármacos antipsicóticos 95 usados en el tratamiento de la depresión y la ansiedad actúan específicamente en las neuronas serotoninérgicas ("catecolaminas(dopa,5HT,noradrena)", 2016).
Figura 23: Síntesis de serotonina (5-HT). Recuperada: catecolaminas(dopa,5HT,noradrena). (2016). Javeriana.edu.co. La histamina, procede del aminoácido esencial histidina y contiene un anillo de cinco miembros con dos átomos de nitrógeno. Desde hace mucho tiempo se reconoce como autacoide18 activo cuando se libera de las células cebadas en la reacción inflamatoria y el control de los vasos, el músculo liso y las glándulas exocrinas (Kandel, Schartz & Jessel, 2001). La histamina es sintetizada a partir del aminoácido histidina por una histidina descarboxilasa y es metabolizado por las acciones combinadas de metiltransferasa histamina y MAO. Las altas concentraciones de histamina y decarboxilasa de histamina se encuentran en neuronas del hipotálamo que envían proyecciones irrisorias pero generalizadas a casi todas las regiones del cerebro y la médula espinal. Las proyecciones centrales de histamina median la excitación y la atención en un proceso similar a las proyecciones centrales de la acetilcolina y norepinefrina. Lo anterior explica en parte por qué los antihistamínicos que cruzan la barrera sangre-cerebro, como la difenhidramina, actúan como sedantes. La histamina también se libera de los mastocitos en respuesta a reacciones alérgicas o daños en los tejidos, la proximidad de los mastocitos a los vasos sanguíneos, junto con las potentes acciones de la histamina sobre los
18 Sustancia específica formada por las células de un órgano y vertida en la sangre circulante para producir, sobre otros órganos, efectos análogos a los que determinan los medicamentos. Los autacoides actúan en un sentido de excitación y toman el nombre de hormonas, o bien en un sentido de inhibición y toman el nombre de calonas o antihormonas. 96 vasos sanguíneos, aumenta la posibilidad de que este neurotransmisor pueda influir en el flujo sanguíneo cerebral ("catecolaminas(dopa,5HT,noradrena)", 2016).
Figura 24: Síntesis de Histamina. Recuperado: catecolaminas(dopa,5HT,noradrena). (2016). Javeriana.edu.co. La histamina es un transmisor tanto en invertebrados como en vertebrados, se concentra en el hipotálamo, uno de los centros de regulación de la secreción hormonal. Y también es un precursor de dos dipéptidos que se encuentran en el tejido nervioso, una sintetasa cataliza la formación de carnosina (β-alanil histidina) a partir del aminoácido β-alanina y ATP. Aunque la β-alanina está presente en condiciones normales en los tejidos, solo los α- aminoácidos, que tienen tanto el grupo carboxilo como amino en el carbono α, se pueden incorporar a las proteínas.) La misma enzima forma la homocarnosina (β-aminobutirilhistidina) a partir de la histidina y ácido γ-aminobutírico (GABA). No se conocen las funciones de estos dos péptidos, pero la carnosina puede tener la función especial en las zonas olfativas del cerebro, donde está muy concentrada (Kandel, Schartz & Jessel, 2001).
8.11.3 Aminoácidos transmisores Los aminoácidos que funcionan como neurotransmisores son componentes celulares universales, dado que pueden ser sintetizados en las neuronas, ninguno de ellos es un aminoácido esencial, entre ellos se cuentan el glutamato y la glicina (Kandel, Schartz & Jessel, 2001). Es importante mencionar que los aminoácidos transmisores y los receptores proporcionan la mayor parte de la neurotransmisión excitadora e inhibidora en el Sistema Nervioso, si un potencial de acción evocado en la neurona sensorial produce un potencial postsináptico excitatorio (EPSP) en el extensor de la neurona motora, es decir, una transmisión excitatoria de aproximadamente 1 mV, actividad mediada en gran parte por el aminoácido glutamato; la misma neurona sensorial hará una conexión sináptica con un interneuron en la médula espinal, que hará la sinapsis en la neurona motora que inervan el músculo flexor. Un potencial de acción provocada en el interneuronas produce un potencial postsináptico inhibidor (IPSP) en el músculo flexor de la neurona motora, mediado principalmente por glicina en la médula espinal y un metabolito de glutamato llamado ácido gamma- aminobutírico (GABA) en el cerebro ("Amino Acid Neurotransmitters (Section 1, Chapter 13) 97
Neuroscience Online: An Electronic Textbook for the Neurosciences | Department of Neurobiology and Anatomy - The University of Texas Medical School at Houston", 2016). El glutamato, es el neurotransmisor más común en todo el sistema nerviosos central, su actividad está determinada por los sistemas de captación de alta afinidad en las neuronas y glía. Es producido a partir del α-cetoglutarato, un metabolito intermediario en el ciclo del ácido tricarboxílico del metabolismo intermediario, después de su liberación, el glutamato y otros transmisores son captados de la hendidura sináptica tanto por las neuronas como por la neuroglia. El glutamato captado por los astrocitos se convierte en glutamina se difunde después de nuevo a las neuronas que emplean glutamato como transmisor, donde nuevamente es hidrolizada hacia glutamato. Una glutaminasa específica, responsable del salvamento de la molécula para reutilizarla como transmisior. El glutamato es excitador en los receptores inotrópicos y regulador en los receptores metabtrópicos (Kandel, Schartz, Jessel, 2001).
En condiciones normales, la captación de gllutamato es mayor en la neurona e inmediatamente puede ser bombeado en vesículas para la posterior liberación, sin embargo, cuando la actividad neuronal es alta, la concentración de glutamato extracelular excede la capacidad de absorción neuronal, punto en el cual los sistemas de captación en las células gliales ayudar a absorber el exceso de glutamato, sin embargo, este no es permeable a la membrana plasmática. Para ser reciclado el glutamato es tomado en células gliales y a través de una reacción enzimática catalizada por la glutamina sintetasa produce glutamina a partir del glutamato, esta última es libremente permeable a las membranas plasmáticas gliales y neuronales y se difunde de nuevo en la neurona. La enzima glutaminasa neuronal luego metaboliza la glutamina en glutamato donde puede entonces ser empaquetado en vesículas sinápticas para otra ronda de liberación (GABA) en el cerebro ("Amino Acid Neurotransmitters (Section 1, Chapter 13) Neuroscience Online: An Electronic Textbook for the Neurosciences | Department of Neurobiology and Anatomy - The University of Texas Medical School at Houston", 2016).
Figura 24: Liberación y recaptación del Glutamato en el espacio presinático e intersináptico. Recuperado: "Amino Acid Neurotransmitters (Section 1, Chapter 13) Neuroscience Online: An Electronic Textbook for the Neurosciences | Department of Neurobiology and Anatomy - The University of Texas Medical School at Houston", 2016 98
La glicina es el principal transmisor que media las en las interneuronas las acciones inhibidoras de la médula espinal, aunque no es clara su biosintésis en las neuronas, pero si en otros tejidos, se sabe que está presente en cantidades inferiores en todo el sistema nervioso y se sintetiza a partir de serina en la mitocondria, la reacción es catalizada por la enzima transhydroxymethylase serina, al igual que el glutamato, los sistemas de captación de alta afinidad eliminan la glicina de la hendidura sináptica, que luego pueden ser reenvasado en vesículas (Kandel, Schartz, Jessel, 2001) ("Amino Acid Neurotransmitters (Section 1, Chapter 13) Neuroscience Online: An Electronic Textbook for the Neurosciences Department of Neurobiology and Anatomy - The University of Texas Medical School at Houston", 2016).
La unión de glicina a su receptor en las neuronas postsinápticas es bloqueada por la estricnina que es un veneno, bloqueando así las acciones inhibidoras de la glicina. El bloque de la inhibición conduce a una hiperexcitación y típicamente un paciente con intoxicación por estricnina se asfixia debido a la incapacidad para relajar el diafragma ("Amino Acid Neurotransmitters (Section 1, Chapter 13) Neuroscience Online: An Electronic Textbook for the Neurosciences | Department of Neurobiology and Anatomy - The University of Texas Medical School at Houston", 2016).
Figura 24: Liberación y recaptación del Glycina en el espacio presinático e intersináptico. Amino Acid Neurotransmitters (Section 1, Chapter 13) Neuroscience Online: An Electronic Textbook for the Neurosciences Department of Neurobiology and Anatomy - The University of Texas Medical School at Houston", 2016 El aminoácido γ-aminobutírico (GABA) se sintetiza a partir del glutamato en una reacción catalizada por la descarboxilasa de ácido glutámico, está presente en grandes concentraciones en todo el sistema nervioso central y también es detectable en otros tejidos, especialmente en las células insulares del páncreas y en la glándula suprarrenal. Una clase importante de interneuronas inhibidoras de la médula espinal lo emplea como transmisor en el encéfalo el GABA, este es el principal transmisor inhibidor en diversas interneuronas inhibitorias como los gránulos del bulbo olfativo y las células amacrinas de la retina (Kandel, Schartz, Jessel, 2001), los anticuerpos a GAD pueden ser utilizados para identificar las neuronas 99
GABAérgicas. Al igual que los otros transmisores de aminoácidos, las acciones del GABA están limitadas por los sistemas de captación de alta afinidad en las neuronas y glía de captación neuronal que permite reenvasar inmediatamente en vesículas el neurotransmisor para su nueva liberación. En comparación con el glutamato, existe un conjunto más elaborado de reacciones necesarias para volver GABA a la neurona cuando se toma por las células gliales. GABA se convierte por primera vez en glutamato por la enzima mitocondrial GABA transaminasa (GABA-T) con el grupo -COOH de alfa-cetoglutarato, esta vía se refiere a veces como el "shunt GABA". El glutamato se convierte después en glutamina sintasa por la enzima glutamina y la glutamina se difunde de nuevo en la neurona. Por último, la glutaminasa convierte glutamina en glutamato, que puede de nuevo servir como un sustrato para GAD, completando el ciclo ("Amino Acid Neurotransmitters (Section 1, Chapter 13) Neuroscience Online: An Electronic Textbook for the Neurosciences | Department of Neurobiology and Anatomy - The University of Texas Medical School at Houston", 2016).
8.12.4 ATP Y Adenosina El Adenosin Trifosfato (ATP), mostró evidencias de ser un transmisor químico en diferentes sistemas celulares, bajo diferentes estímulos. La idea de que los nucleótidos de adenosina podrían actuar como transmisrores químicos surge a partir de los trabajos de Druy & Sent- Györgyi en 1929; durante la primera mitad del siglo pasado, todas las investigaciones al respecto, se enfocaron en la descripción de los efectos fisiológicos observados al aplicar experimentalmente ATP o adenosina en diferentes tejidos, dentro de los efectos más importantes encontrados en ese momento, se pueden destacar, su papel como vasodilatador en corazón y arterias coronarias, la inhibición en la motilidad intestinal y la contracción uterina y del músculo estriado. Ligado a esto se observó que el nucleótido provocaba cambios bioqímicos y electrofisilógicos en el sistema nervioso, lo que se manifestaba como un efecto anestésico general. No fue hasta 1959, cuando Pamela Holton demuestra que el ATP puede liberarse durante la estimulación eléctrica de nervios sensoriales, lo que sugería que esta molécula pudiera ser considerada como un neurotransmisor (Rangel, Garay & Arellano, 2007).
Para los años 60´s y 70´s se consolidó el papel del ATP como un transmisor químico. Por una parte se demostró que las terminales nerviosas, que inervan el tracto gastrointestinal y la vejiga, no cumplían con los criterios para considerarse como terminales colinérgicas o aminérgicas, ya que no sintetizaban, no almacenaban ni tampoco liberaban acetilcolina o noradrenalina, lo que sugería la existencia de otros transmisores químicos en dichas terminales. Muchas substancias se estudiaron como posibles candidatos, pero la única que satisfizo los criterios clásicos de un neruotransmisor fue el ATP. Los trabajos al respecto fueron realizados en su gran mayoría por Geoffrey Burnostock. Quien denominó a estos nervios como nonadrenérgicos, no colinérgicos o como NANC por sus siglas (Rangel, Garay & Arellano, 2007). 100
Otro hecho que consolidó la hipótesis de la transmisión “purinérgica” fue la demostración de que, durante la contracción muscular además de noradrenalina y acetilcolina se co- libera ATP, lo que daría la idea de co-transmisión. Hasta 1976 Burnstock demuestra que dos substancias pueden ser co-liberadas de la misma terminal sináptica y actúan sobre las mismas regiones postsinápticas, activando en estas últimas dos tipos de receptores específicos independientes. En la actualidad el papel del ATP como co-transmisor está confirmado principalmente en las terminales de los nervios simpáticos y parasimpáticos. Además, recientemente se ha demostrado que este nucleótido también puede ser co-liberado en el sistema nervioso central con neurotransmisores como glutamato, dopamina y GABA. Los estudios continuaron en dirección al os receptores, a mediados de los 80´s se reconoció mediante estudios farmacológicos, la existencia de los llamados receptores purinérgicos o tipo P (Rangel, Garay & Arellano, 2007). Estudios demuestran que bajo diferentes estímulos el ATP es liberado al espacio extracelular y actúa como transmisor, en el organismo existen un gran número de células capaces de liberar ATP, y el tipo de estímulos que lo induce son de diversa índole. Dentro de los estímulos que promueven la liberación de ATP, se encuentra; los impulsos eléctricos, los estímulos mecánicos, el cambio de volumen celular, isquemia la hiperoxia, la liberación por estímulos químicos y la lisis celular. De la misma forman han sido propuestos diversos mecanismos involucrados en la liberación de este nucleótido los cuales se dividen en cuatro: 1. liberación a través de vesículas. 2. Por medio de transportadores específicos. 3. Como consecuencia de la lisis celular. 4. A través de canales iónicos. En general, uno de los mecanismos que interrumpen la actividad de un transmisor químico es su eliminación del espacio extracelular, ya sea por recaptura o por degradación. En el caso del ATP, se sabe que, una vez que este se encuentra en el espacio extracelular, puede ser hidrolizado por ectoATPasas generándose ADP AMP y finalmente adenosina, esta última ingresa nuevamente a la célula a través de transportadores específicos. Las reacciones químicas implicadas en la degradación del ATP extracelular, son catalizadas por diferentes enzimas fosfatasas, las cuales se localizan en el lado externo de la membrana plasmática (Rangel, Garay & Arellano, 2007). Tanto en el sistema nervioso central como en el periférico, el ATP es una molécula fundamental en la comunicación neurona-neuroglia. Además de las neuronas, se ha comprobado que los astrocitos son capaces de liberar este neurotransmisor en respuesta a estímulos mecánicos y químicos. Asimismo, se ha puesto en evidencia que todos los tipos de células neurogliales expresan receptores tipo P2. Las respuestas celulares observadas en células neurogliales estimuladas con ATP son diversas, y van desde la ploriferación celular, la 101 liberación de neurotransmisores y de moléculas proinflamatorias, hasta la producción de mielina y la muerte celular programada. De esta manera las células neurogliales, a través de la activación los receptores p, participan de manera activa en la regulación de la transmisión sináptica, y al mismo tiempo cumplen su importante papel en la “reparación tisular” en caso de que se presente algún tipo de daño en el sistema nervioso (Rangel, Garay & Arellano, 2007). Cabe mencionar que los efectos de adenosina son opuestos a los descritos para ATP, en el caso de la actividad muscular, la adenosina, mediante la activación de determinados receptores se ha demostrado que tiene un efecto dilatador tanto para musculo liso como cardiáco. Por otra parte el ATP participa en la motilidad del musculo esquelético, aunque en este caso, es coliberado con acetilcolina. Finalmente este nucleótido actúa como neurotransmisor principal en los llamados nervios NANC, que están involucrados en la inhibición de la motilidad en tejidos como el intestino, la vejiga y parte del sistema reproductor (Rangel, Garay & Arellano, 2007) (Kandel, Schartz, & Jessel, 2001). La transmisión mediada por neuropéptidos y óxido nítrico (NO) es diferente a comparación de otras moléculas, debido a que pasan por alto la direccionalidad del flujo de información y en su lugar influyen en un volumen de zona desde el punto de emisión. Esta característica es poco similar a la liberación de hormonas de péptidos en la corriente sanguínea, que se puede llevar a sitios distantes para producir sus efectos. Por ejemplo, no puede ser producido en una neurona postsináptica y difusa de vuelta a la neurona presináptica o para otras neuronas vecinas que afectan a la posterior liberación del transmisor. Esta propiedad se denomina transmisión retrógrada, ya que la señal viaja en la dirección opuesta (post a pre) en comparación con la direccionalidad clásica de la neurotransmisión ("Neuropeptides and Nitric Oxide | Section 1, Chapter 14 | Neuroscience Online: An Electronic Textbook for the Neurosciences | Department of Neurobiology and Anatomy - The University of Texas Medical School at Houston", 2016).
8.12 Toma de decisiones y juicios de valor. Aunque uno de los temas relacionados con el desarrollo de la neurociencia es conocer la capacidad de construir juicios morales diferenciando el buen comportamiento del que es considerado que no lo es, los datos que aporta la neurociencia se apoyan en avances hechos por la sociobiología, la cual afirma que los valores morales son el resultado de la adaptación natural y poseen, por tanto, una base biológica (Camps, 2013). Como se ha evidenciado a través de la investigación, la evaluación constante de la realidad es un rasgo fundamental del cerebro; los juicios valorativos afectan la actividad en las áreas del cerebro asociadas con la emoción y la cognición social. Para efectuar un proceso de aprendizaje en cualquier aspecto, hay que evaluar; de manera que la tendencia a evaluar es tan natural de la condición humana como el mismo deseo de saber (Camps, 2013). 102
En efecto la actividad más común del ser humano es tomar decisiones, elegir, escoger, determinar sobre variedad de opciones, entre las más sencillas tales como la ropa que se utilizará al día siguiente o con quien casarse. A través de la experimentación científica reciente, realizada en mamíferos, se ha puesto de manifiesto que el sentido moral y también el estético, posee bases neuronales. Partiendo de que la moral emerge de la evolución para promover la interacción social, lo cual ha sido un proceso evolutivo hacia una cooperación social cada vez más sofisticada. En cuanto a lo emocional se hace referencia a sentimientos que llevan al interés por los otros, como la compasión o la empatía, los cuales han sido enraizados en las estructuras cerebrales como fruto de la adaptación al entorno o del reconocimiento progresivo de que ayudar a los demás incrementa el bienestar propio. Lo anterior no implica que la moralidad sea innata o esté asociada a un gen o a un módulo específico del cerebro, sino que existe algo así como una ‘gramática moral’ que nuestro cerebro ha ido grabando y desarrollando (Camps, 2013). La neurociencia, aporta evidencia sobre la conexión de la cooperación y de los fenómenos sociales con sustancias como la oxitocina y la vasopresina. La oxitocina es un neuropéptido sencillo con una secuencia de 9 aminoácidos que funciona como una hormona y un neurotransmisor en los mamíferos, tiene importantes efectos periféricos y centrales; en cuanto a los efectos periféricos son la contracción uterina durante el parto y la estimulación de la lactancia y los efectos centrales afectan a las relaciones sociales en muchos mamíferos, como el desarrollo de las relaciones de apego (el cuidado materno) y relaciones monogámicas, así como a la capacidad de reconocer a miembros de la misma especie, es decir, un reconocimiento facial. La vasopresina (otro neuropéptido muy similar, es una hormona hipotalámica almacenada en neurohipófisis presente en la mayoría de mamíferos, también con efectos sociales, sobre todo en los machos, contribuyendo a la formación de vínculos sociales duraderos en algunas especies (Cortina, Liotti, & Silberstein, 2016).
Figura 25: Estructura química de la Oxcitocina. Recuperado: https://www.google.com/imghp?hl=es-419 Los efectos sociales de la oxitocina han sido establecidos claramente en la experiencia con dos especies de topillos de campo. Una especie monógama que habita en las praderas Microtus ochrogaster, otra es polígama y habita en las montañas Microtus montanus. El 103 macho en los topillos de pradera establece una relación de por vida con su pareja y participa activamente en el cuidado de los cachorros, por el contrario, el topillo que habita en las montañas no participa en el cuidado de los cachorros, siendo la madre la encargada exclusiva de sus cachorros. Estas diferencias se ven reflejadas en sus cerebros. El topillo monógamo tiene una densidad mucho más alta de receptores de oxitocina y vasopresina que la especie polígama, en esta se observa una mayor densidad de receptores de la oxitocina y vasopresina pero solamente cuando el macho está buscando aparearse (Cortina, Liotti, & Silberstein, 2016). Entonces, se ha demostrado como la oxitocina estimula la formación de relaciones monogámicas y el cuidado materno, pero de manera reciente se ha planteado como la oxitocina afecta la cooperación y al altruismo en grupos humanos. Estudios demostraron este efecto administrando oxitocina a varias decenas de grupos compuestos por tres miembros, todos hombres universitarios, de manera que la prueba fuese más rigurosa en cuanto al efecto cooperativo de la oxitocina, teniendo en cuenta que los hombres son agresivamente más competitivos en comparación con las mujeres. Se instruyó a los grupos para competir en una serie de tres juegos diseñados para contraponer los efectos de la oxitocina en fomentar el altruismo y la confianza dentro de los grupos (“amor”) y un tipo de agresión defensiva (“odio”) hacia otros grupos (Cortina, Liotti, & Silberstein, 2016). Media hora antes del iniciar los juegos todos los participantes recibieron oxitocina o placebo por medio de un atomizador nasal en un diseño de doble ciego. A cada miembro de los grupos de tres personas se le dio una cantidad fija de dinero y se les dijo que iban a jugar con otro grupo también compuesto por otros tres estudiantes. Cada miembro podía escoger entre varias opciones para distribuir el dinero. Todas las decisiones se registraban en una computadora confidencialmente de manera que los otros miembros del grupo no sabían qué decisiones tomaban sus compañeros (Cortina, Liotti, & Silberstein, 2016). En comparación con los hombres que recibieron el placebo, los que recibieron oxitocina optaron por quedarse con menos dinero para ellos mismos, donando el doble o más para los otros miembros de su grupo. Al mismo tiempo, los miembros que recibieron oxitocina optaron por una opción que beneficiaba a su grupo sin perjudicar a sus contrincantes. Un diseño más complicado demostró el lado de la oxitocina que fomenta el “odio” hacia los otros grupos. En esta opción participaron 75 estudiantes en un juego en donde se incluyeron más variables, acentuando la avaricia e introduciendo miedo y enojo hacia grupos contrincantes basándose en una opción de quedarse con más dinero para el grupo, pero al mismo tiempo perjudicando al grupo contrincante que se quedaba con poco o nada de dinero. En estas condiciones de conflicto intergrupal, los grupos que recibieron oxitocina optaron por ayudar aún más a su grupo pero, al mismo tiempo de protegerlo y defenderlo, elegían una opción agresiva preventiva contra el grupo contrincante. En cambio, los grupos que recibieron el placebo no se molestaron tanto por la avaricia agresiva de sus contrincantes y no respondieron con una agresión preventiva. 104
De manera que la oxitocina no solo promueve el impulso de proteger al grupo, sino también de defenderlo, atacando más agresivamente a miembros del grupo contrincante (Cortina, Liotti, & Silberstein, 2016). En consecuencia se puede inferir, que durante la oxitocina no solo funciona como un agente biológico importante que promueve el cuidado materno y las relaciones monogámicas, sino que también desempeña un rol fundamental en cuanto a los grupos, creando un sentimiento de altruismo y solidaridad grupal y un tipo de agresión defensiva que se manifiesta en condiciones que inducen miedo cuando un grupo percibe una amenaza por parte de otro grupo (Cortina, Liotti, & Silberstein, 2016). La neurociencia puede entonces, suministrar las evidencias necesarias sobre la naturaleza de las zonas cerebrales activadas y de los estímulos cerebrales que se encuentran implicados en el proceso de decidir, sobre el grado de implicación personal de los juicios y sobre los condicionantes culturales en cada caso concreto, sobre los límites de la racionalidad y el grado de influencia de las emociones y sobre los sentimientos humanos en la formulación y concepción acerca de lo que se consideraría “mejor decisión”. Sin dejar de lado, aspectos distintivos de la naturaleza del comportamiento humano a la hora de decidir sobre el sentido de la justicia y la existencia de valores morales universales determinados por la naturaleza biológica de nuestra estructura cognitiva (neuronal). Entendiendo que es el cerebro el que permite disponer de un sentido moral, proporcionando las habilidades necesarias para vivir en sociedad y solucionar determinados conflictos sociales, y el que sirve de base para las discusiones y reflexiones filosóficas más sofisticadas sobre derechos, deberes, justicia y moralidad (Camps, 2013). Lo anterior, ha sido ratificado con base a estudios realizados con pacientes con lesiones cerebrales, apoyados por el avance de las técnicas de neuroimagen, donde se ha logrado observar que en el momento de tomar decisiones intervienen los factores cognitivos, encargados de procesar estímulos presentes en la tarea, de recordar experiencias pasadas y de valorar las posibles consecuencias que pueden tener las decisiones. También están presentes los factores emocionales que son la guía fundamental del proceso de decisión, reduciendo la complejidad de la misma y mitigando los posibles conflictos que pueden surgir entre opciones que son muy similares (Redolar, 2014).
Según el famoso investigador neurólogo Antonio Damasio, cuando se toma una decisión no intervienen únicamente procesos estrictamente racionales, puesto que éstos no tienen la capacidad por sí solos de dar una respuesta rápida y adecuada a los problemas que se plantean, es decir, ante una situación en la que se debe tomar una decisión si únicamente participarán aspectos relacionales se requeriría de mucho tiempo para lograr considerar todas las posibles alternativas y predecir la evolución de cada una de ellas y hacer un cálculo de costes y beneficios de todas ellas con el objetivo de compararlas entre sí y decidir cuál es la mejor opción. Por tanto, Damasio propuso que en el proceso de la toma de decisiones intervienen además aspectos emocionales, lo cual fue explicado a través de la hipótesis de los 105 marcadores somáticos, en la que argumenta que la emoción se comporta como un marcador somático entendiendo este como un cambio de tipo vegetativo, muscular, neuroendocrino o neurofisiológico que procede al componente cognitivo y que puede influir a la hora de tomar una decisión en un momento determinado (Redolar, 2014). Si un individuo anticipa la consecuencia de una elección se genera una respuesta somática de origen emocional que puede guiar el proceso de tomar una decisión al valorar los posibles beneficios o desventajas que se pueden derivar de elegir una opción u otra. En el caso en que se produzca la ausencia o una difusión de estos marcadores, se reflejará la tendencia de tomar decisiones inapropiadas o poco útiles para la persona (Redolar, 2014). En cuanto las bases neurobiológicas, la corteza prefrontal ventromedial es considerada fundamental en el proceso de toma de decisiones. Damasio y su equipo documentaron pacientes con daño cerebral en dicha región, los cuales de manera sorprendente, obtenían puntuaciones que se situaban dentro del espectro de la normalidad en pruebas neuropsicológicas que median inteligencia, memoria y funciones cognitivas. Sin embargo, en su día a día estos individuos se mostraban muy impacientes, desorganizados, e indecisos cuando debían tomar decisiones; a menudo invertían su dinero en operaciones arriesgadas y mostraba conductas socialmente inapropiadas, en otras palabras, estos individuos se caracterizaban principalmente por tomar siempre decisiones erróneas (Redolar, 2014). La corteza prefrontal ventromedial tiene gran importancia funcional debido a una gran variedad y complejidad de conexiones que realiza con otras regiones cerebrales, especialmente con la amígdala y otras zonas límbicas relacionadas con ella. Martínez- Selva, Et Al 2006 afirma: “La corteza prefrontal ventromedial se encarga de integrar los estados somáticos con la información generada durante la situación de toma de decisiones, proporcionando el sustrato para la integración de las relaciones aprendidas entre situaciones complejas y estados internos, incluyendo los emocionales asociados con tales situaciones en experiencias anteriores” Es decir, cuando la persona tiene que tomar una decisión, se reactiva en ella un estado emocional que ya ha aparecido anteriormente cuando, en otra situación similar, tuvo que tomar una decisión. Por lo tanto, retomando la hipótesis de los marcadores somáticos de Damasio, en estas situaciones se recupera un estado somático que guiará el proceso decisional (Redolar, 2014). Los principales datos que han relacionado la corteza prefrontal ventromedial con el proceso de la toma de decisiones se ha obtenido de estudios con pacientes que han mostrado lesiones cerebrales en esta región, dado que una característica común que presentan estos individuos es la disfunción de este proceso cognitivo. 106
Las Principales alteraciones cognitivas que presentan los pacientes con lesiones en la corteza prefrontal ventromedial (Redolar, 2014): - Dificultades para planificar actividades de la vida cotidiana. - Dificultades para relacionarse socialmente, por lo general pierden las amistades que tenían y les cuesta hacer nuevos amigos. - Dificultades para aprender de los errores. -Dificultades para tomar decisiones, aunque se trate de asuntos banales como elegir una película para ver en cine. Asimismo, se ha observado que cuando estos pacientes toman decisiones, estas suelen ser poco acertadas. - Dificultades para tener en cuenta las consecuencias futuras que pueden tener sus acciones. - Dificultades emocionales: parecen no tener la capacidad de utilizar las emociones para guiar su conducta. Diferentes autores sugieren que estos resultados podrían indicar que los pacientes lesionados muestran una disfunción a la hora de activar las señales somáticas que los ayudan a diferenciar entre las opciones buenas y malas, y por lo tanto, se muestran indiferentes ante las consecuencias futuras, y en segundo lugar, confirman la dificultad que presentan estos pacientes para aprender de los errores (Redolar, 2014).
Otras regiones corticales como la ínsula y regiones subcorticales, como el estriado y la amígdala, han sido relacionadas con el proceso de la toma de decisiones. Con respecto a la ínsula, que es una región cortical que está muy relacionada con la emoción de asco, también se ha observado que se activa en determinadas situaciones sociales negativas, por ejemplo, cuando un sujeto concibe algo como injusto, según ha revelado estudios de neuroimagen. Otro de los procesos relacionados con esta región cortical, es el de aversión a la pérdida. Uno de los estudios más interesantes ha sido el de Baba Shiv et al. (2005), en el cual, se comparó a individuos de control con pacientes que presentaban lesiones principalmente en la ínsula y en la amígdala (Redolar, 2014). En cuanto al estriado se ha observado que interviene en procesos descisionales relacionados con las recompensas. Se han realizado diversos estudios de neuroimagen utilizando como fundamento un juego denominado el dilema del prisionero, dica actividad consiste en un policía que arresta a dos sospechosos y los encierra en celdas diferentes. Como no tiene pruebas suficientes para condenarlos, ofrece el mismo trato a cada uno de ellos: si uno confiesa y el complice se calla, el primero quedará en libertad y el cómplice cumplirá 10 años de cárcel, o si uno se calla y el cómplice confiesa, el primero irá a la cárcel y el cómplice quedará en libertad. Dado el caso de que los dos confiesen, ambos iran a la cárcel durante seis años, pero si los dos se callan solo los podrán encarcelar durante seis meses por un cargo menor. Entonces, se han observado que cuando los participantes eligen cooperar entre ellos, es 107 decir, callarse y no delatar al compañero, se activa la región del estriado ventral (principalmenten, el nucleo accumbens), la región anterior del estriado dorsal (sobre todo el nucleo caudado) y la corteza cingulada anterior (Redolar, 2014). Finalmente, en cuanto a la participación de la amígdala en la toma de decisiones, se ha considerado que es una estructura fundamental a la hora de facilitar que se produzcan asociaciones entre los estumulos y el refuerzo o el castigo. La amígdala está asociada a las emociones y juicios morales. Elizabeth Phelps demostró que la amígdala se activaba cuando los estadounidenses blancos veían a un negro. Pero ella misma advirtió que esa simple activación no significaba que quienes la experimentan tengan prejuicios racistas. Es racista el que obvia el análisis de sus propios impulsos neuronales y sucumbe a ellos sin proponerse corregirlos con una creencia que desactive la función neuronal (Camps, 2013). Estudios con pacientes que presentan lesiones bilaterales en la amígdala han revelado que estos muestran una menor aversión a la pérdida de dinero, además de mostrar una peor ejecución en tareas relacionads con la toma de decisiones, incluyendo las que compartan tomar riesgos. Asimismo, la amígdala es más precisa para adquirir y/o asociar información con el valor del estímulo o una situación. Por lo tanto, la amígdala parece estar relacionada con la inducción de estados somáticos a partir de inductores primarios o estímulos que son innatos o aprendidos para ser placenteros o aversivos, mientras que la corteza prefrontal ventromedial parece inducir estados somáticos a partir de inductores secundarios o recuerdos de eventos emocionales o personales. Es importante resaltar que la amígdala es una estructura que tiene la capacidad de dotar de significado emocional a los estímulos ambientales, asi como de poner en marcha una serie de respuestas motoras, neurovegetativas, endocrinas y del sistema nervioso central que constituyen la expresión emocional (Redolar, 2014). En cuanto a la teoría de que existe una predisposición natural a elaborar juicios morales estableciendo un fundamento biológico para la moralidad sin duda más sólido y universalmente aceptable que el fundamento religioso o incluso el racional. Limita exactamente ahí la aportación científica. ‘Las preguntas que hace la ley no siempre son las mismas que las preguntas que responde la neurociencia’, Hank Greely (Camps, 2013).
8.13 Atención y procesos atencionales. Al igual que la percepción, tratada en líneas anteriores, la atención es un proceso abarcado desde diferentes áreas del conocimiento. Para el año de 1890, el investigador William James decide abordar el problema de la definición de la atención, y más tarde el trabajo experimental sería abordado desde múltiples disciplinas; James definió la atención como: “tomar posesión de la mente, en una forma vívida y clara de uno de muchos posibles objetos o forma de pensamiento presentados en forma simultánea, la focalización y la concentración de la conciencia son parte de su esencia, e implica hacer a un lado algunas cosas para poder manejar otras eficientemente”, esta definición comenzó a elucidar la atención selectiva, la 108 cual es la capacidad de enfocar la atención en los estímulos relevantes, e inhibir los estímulos irrelevantes (Cowan, 1995). Para comienzos del siglo XX, el movimiento conductista toma fuerza en Estados Unidos, en consecuencia, el estudio de diversos procesos cognoscitivos fue relegado y se perdió el interés sobre estos por muchos años. Como bien es conocido, después de la Segunda Guerra Mundial, surgió un notable progreso en el desarrollo de la tecnología de las comunicaciones, lo cual permitió centrar nuevamente el interés en aspectos como los medios para enviar y recibir mensajes, en consecuencia, llevo a analizar la habilidad de las personas para seleccionar y retener la información, aún bajo condiciones como el estrés, el insomnio, etc., Enfocándose nuevamente el interés por el estudio de los diferentes procesos cognoscitivos, entre los cuales está la atención. En la región Europea, mientras la corriente de la Gestalt estudiaba “la mente”, la introspección y la percepción, Köler para 1974, definía la atención como la referencia de cosas particulares, “es experimentada en su forma más pura cuando mientras se fija en un punto dado, nos concentramos en un objeto después de otro en la periferia del campo” (Sokolov, 1992). Desde la perspectiva psicofisiológica de las investigaciones sobre la atención, Pavlov, en 1927, describió el reflejo de orientación, el cual afirma que se tiene la capacidad de atender a un estímulo de manera automática e involuntaria, fue apoyado por los descubrimientos de Hans Berger en 1929 y Morzurri y Magoun en 1949, esta recopilación de investigaciones constatan que la atención puede ser de carácter voluntario o involuntario, y que el nivel de alternamiento es una forma de atención requerida para mantener el estado de vigilia y responder a la estimulación externa (Sokolov, 1992). Las primeras investigaciones experimentales sobre la atención fueron efectuadas por Collin Cherry para 1953, aplicando “El problema de la reunión social”, el cual consistía en entregar simultáneamente dos mensajes verbales, uno en cada oído de los sujetos, se les solicitaba que acataran solo a uno de los mensajes. Se obtuvo como resultado, el recuerdo claro, del mensaje al cual se le prestó atención, y un completo desconocimiento del que se ignoró. Dicha demostración, marcó una pauta para un sin número de experimentos entorno a la atención (Fregoso, Gutiérrez, 2008). En la actualidad, se abarca el problema de definir la atención desde la psicología cognitiva, la neuropsicología y de forma más reciente, desde el campo interdisciplinar que representa la moderna neurociencia cognitiva (Lubrini, Periañez & Ríos-Lago, 2009). El campo más antiguo, desde el que ha sido abarcado este concepto es la psicología, y como muchos términos en esta área, la atención ha sido considerado de multiformes perspectivas. Por una parte, se puede definir como un proceso psicológico durante el cual se elige solo una parte de los estímulos que se encuentran en el ambiente y se concentra el esfuerzo mental en los eventos sensoriales (Fregoso, Gutiérrez, 2008), por otro lado, definiciones como la siguiente, cobran importancia: “La atención es la habilidad mental de generar y mantener un 109 estado de activación tal, que permita la selección de información específica entre múltiples fuentes disponibles. Ello incluye, estimulación interna y externa, memorias, pensamientos e incluso acciones motoras. En este sentido, la atención debe ser considerada como un complejo de sub-procesos especializados que proporcionan precisión, velocidad y continuidad a la conducta” (Lubrini, Periañez & Ríos-Lago, 2009). La atención como proceso, y según las anteriores definiciones, tiene un carácter selectivo, lo cual es manifiesto en otras actividades como de la percepción y el pensamiento. Si dicha característica no existiera, la avalancha de estímulos sería tan titánica y además caótica, que impediría cualquier intento de actividad, teniendo como desenlace una completa distracción evitando la coordinación e inhibiendo procesos como el aprendizaje, la solución de problemas, el razonamiento, la toma de decisiones etc.; ante esto, algunos teóricos afirman que el proceso de atención es un mecanismo de autoprotección y sobrevivencia de los humanos (Cowan, 1995). Es importante aclarar, que las características que hacen que un estímulo sea “relevante” puede variar según las circunstancias, es decir, un estímulo que era considerado como irrelevante de momento puede adquirir un mayor significado y convertirse en uno relevante siendo el nuevo centro de atención. Por lo cual se señala a este como un proceso dinámico y predictivo según el ambiente en que se desarrolle, tal como señalaba Posner en 1978, los mecanismos atencionales se involucran en la anticipación de una respuesta a algún suceso próximo, estructurando las respuestas más apropiadas a la actividad que se va a desempeñar, basado en las estructuras y conocimientos que tiene de la misma (Cowan, 1995). Otro concepto que se introduce en este proceso, es la atención sostenida, que es el nivel de alternamiento, lo cual tiene un efecto directo en como la capacidad de mantener la atención durante largos períodos, durante una misma acción (Cowan, 1995). Por otra parte, se habla de atención dividida, la cual hace referencia a la capacidad de destinar la atención de manera simultánea a dos o más fuentes de información, esto implica realizar un procesamiento de información en paralelo, es decir, la capacidad atencional de una persona para realizar dos o tres actividades a la vez (Sokolov, 1992). Los diversos fenómenos o características que incluye este concepto, son tratadas desde diferentes aspectos teóricos, Posner y Boies, mencionan tres mecanismos relevantes de atención: mecanismo de selección de información, de capacidad limitada y de alerta (Fregoso & Gutiérrez, 2008). Mecanismo de Selección de Información: consiste en la capacidad de seleccionar la relevancia o la fracción relevante de los mensajes, recibiendo un procesamiento primordial e intenso, sin embargo, el resto de información recibida será procesada en un segundo plano o ignorada, de esta manera este mecanismo de control está activo constantemente, e involucra un proceso cognitivo (Fregoso & Gutiérrez, 2008). 110
El Mecanismo de Capacidad limitada: Posner y Snyder demostraron para el año de 1975, la activación automática del proceso de atención, lo que implica que se dé de manera involuntaria, no procede de un proceso consciente ni de algún otro proceso cognoscitivo, es decir, la activación automática no requiere de la predisposición del individuo a fijar su atención, por ejemplo, cuando se escucha un ruido muy fuerte, de manera involuntaria captará la atención. Para demostrar la activación automática en los individuos, Posner y Snyder aplicaron un experimento denominado “efecto Stroop”, el cual consiste en una imagen que contiene varias palabras las cuales indican el nombre de un color, pero el color de cada palabra es diferente del que indica (Fregoso & Gutiérrez, 2008).
Figura 26: Ejemplo del experimento “efecto Stroop”. Recuperado: https://www.google.com/imghp?hl=es-419 Mecanismo de alerta: Este mecanismo es dependiente de la variabilidad o la novedad y requiere de estimulación constante para mantener una continuidad en este mecanismo. Los mecanismos por los cuales se puede atraer la atención se clasifican según su origen en medios externos e internos. El Externo, implica los estímulos que proveen información del exterior, como lo son la novedad, el tamaño, el predominio, la repetición, y el cambio. El medio interno, depende de las condiciones individuales y son los elementos que provienen del interior del organismo; se pueden mencionar: Las necesidades, los intereses y los valores (Fregoso Gutiérrez, 2008) A partir de una serie de experimentos como los mencionados en líneas anteriores, sobre la escucha diótica que Broadbent (1952) y Cherry (1953) realizaron, se estableció que esto indicaba que la capacidad atencional era limitada, la cual es evaluada a partir del número de “unidades de información” que puede retener una persona (Cowan, 1995). Bajo la luz de estos estudios se sugirió que las estructuras encargadas de identificar los estímulos eran incapaces de sostener y procesar varios estímulos de manera simultánea, en consecuencia, se planteó la existencia de un mecanismo de filtraje, el cual determina si se realiza o no el procesamiento de la información, dicho mecanismo se denominó filtraje selectivo (Sokolov, E.N., 1992). Para hablar de atención selectiva, se han planteado diferentes modelos teóricos basados en que esta es un mecanismo básico de selección de la información o “cuello de botella”, 111
Filtrando la información relevante e ignorando la demás. A continuación se citan algunos de los modelos teóricos más relevantes (Sokolov, E.N., 1992). Modelo de filtro, Broadbent: (1958): la hipótesis básica en la que se enfatiza esta teoría, es en la existencia de un limitante en la capacidad del sistema para llevar acabo de manera simultánea el procesamiento de gran variedad de estímulos; esta teoría de filtraje, propone que los procesos perceptuales operan de forma paralela, y que el proceso encargado de la identificación del estímulo es de tipo serial (Sokolov, E.N., 1992). Según Broadbent, el procesamiento de la información recibida, tendrá lugar a través de unas estructuras definidas, como lo son: el sistema perceptual o memoria sensorial, el filtro, el sistema perceptual o memoria a corto plazo, y por último el almacén de probabilidades de acontecimientos pasados o memoria a largo plazo (Peña, Cañoto & Santalla, 2006). El filtro o “cuello de botella” del que se habla, ocurre al principio del procesamiento y está basado en los atributos físicos de todos los estímulos procesados en el sistema perceptual. El filtro, está encargado de seleccionar cierta cantidad de la información y la mantiene en un almacén temporal, la cantidad y el detalle, como se mencionó anteriormente son limitados y no precisa el significado semántico (Fregoso & Gutiérrez, 2008).
Figura 27: Representación del modelo de filtro rígido de Broadbent (adaptada por Pashler, 1999). Recuperado: Peña, Cañoto, Santalla, 2006, Introducción a la psicología, Cap.5 El Mecanismo Atencional, Pg. 134. Modelo de pertinencia Deutsch y Deutsch (1963) Norman (1968): Este modelo teórico afirma que la totalidad de los estímulos que se reciben entran en un completo análisis perceptual, simultáneo y paralelo, y el filtraje o “cuello de botella” se da al final, casi al momento de emitir una respuesta. Lo cual se opone a la idea de Broadbent de que el filtro está ubicado en las fases iniciales del procesamiento perceptual, además en este modelo se propone la existencia de diferentes mecanismos clasificadores, en lugar de un único sistema de capacidad limitada, los cuales conglomeran, disgregan, reconocen y categorizan la información (Peña, Cañoto & Santalla, 2006). Después de ser analizados en su totalidad, se da una selección del mensaje, la cual depende las características sensoriales y de las expectativas cognoscitivas del organismo (Fregoso & Gutiérrez, 2008). Deutsch y Deutsch, propuso este segundo proceso de selección, el cual está basado en las características semánticas o el contenido del mensaje que luego se reconoce, es decir, la información se procesa en paralelo, hasta los niveles semánticos. Este mecanismo de 112 selección secundaria, sucede antes que esta sea pasada a la memoria a corto plazo. La información finalmente seleccionada termina en la memoria y la conciencia de corto plazo y los que no se seleccionan nunca llegan a la conciencia. El modelo de Deutsch-Norman se muestra en la figura x. Representa la información de dos canales que llegan al mecanismo de selección, lo que hace que se despliegue una atención basada en la selección de la información, según su pertinencia, y que llegará finalmente a la conciencia (Friedenberg & Silverman, 2006).
Figura 28: Representa el modelo de pertinencia de Deutsch-Norman, Recuperado: [https://bspace.berkeley.edu/access/LateSelection.] 11/04/15. Modelo de atenuación o filtro atenuante, Treisman (1960- 1964): Este modelo es de selección temprana, y se basa en que toda la información es atendida, la menos relevante es atenuada pero no rechazada totalmente y la localización del filtro o “cuello de botella” es algo flexible (Fregoso, Gutiérrez, 2008). Este modelo surge como respuesta al modelo de Broadbent principalmente respecto a la manera en que se concibe el funcionamiento del filtro, en esta teoría se plantea que el filtro actúa como un tamiz, es decir, que los estímulos recibidos los cuales no son atendidos, no son bloqueados ni eliminados, sino que son simplemente atenuados hasta que pueden llegar al canal central de procesamiento, según Treisman, toda la información es atendida, pero no de la misma forma, alguna de manera intensa y otra de manera atenuada (Peña, Cañoto & Santalla, 2006) (Friedenberg & Silverman, 2006).
Es importante resaltar, que para Treisman el reconocimiento del estímulo ocurre gracias a la acumulación de activación en unidades detectoras o en otras palabras, un efecto umbral. Un umbral es la cantidad mínima de activación necesaria para producir la percepción consciente de un estímulo, dicha activación puede ser total, parcial o nula, es decir, la información que no es atendida de manera inmediata es porque no produce la suficiente actividad como para causar la activación del detector, pero si el estímulo está relacionado con conceptos recientemente activados se identifica el significado de la información y sus características, hace que el filtro sea flexible, de manera que parte de la información procedente de los 113 canales secundarios también atraviese el filtro, pero la cantidad de información que será analizada es considerablemente menor que la del canal primario, de manera que se encarga de identificar las características físicas a grandes rasgos del mensaje (Peña, Cañoto & Santalla, 2006) (Friedenberg & Silverman, 2006).. En conclusión, según este modelo se puede atender a más de un estímulo de manera simultánea, y seleccionada su relevancia de acuerdo a su pertinencia, pero, todos los estímulos lograrán llegar al canal central, de manera que la identificación parcial de todos los estímulos ocurre (Peña, Cañoto & Santalla, 2006) (Friedenberg & Silverman, 2006). Modelo de capacidad limitada, Kahneman (1973): En este modelo se propone que existe un límite para la cantidad de tareas que se pueden ejecutar de manera paralela, por tanto implica que el procesador central tenga una <
Figura 29: Modelo de capacidad de atención de Kahneman. Tomado: Friedenberg J., Silverman G., (2006) Cognitive Science, An Introduction to the Study of Mind, Sage Publications, California, pg. 118. El círculo que representa la evaluación de las demandas de la capacidad atencional puede afectar a la misma, es decir, si se eleva la demanda de atención, así mismo debe darse un aumento de la excitación; por ejemplo, si la persona sabe que al día siguiente tiene un examen final o una exposición ante un gran público, esto hará que se aumente la atención que se dé a estudiar el tema la noche anterior, y atender constantemente esta tarea (Friedenberg & Silverman, 2006). La elipse en el cetro de la figura, representa la manera en que se determina cómo se presta atención a una variedad de tareas, que es la política de asignación, la cual se encuentra marcada por factores como la disposición automática, que son cosas que atraen la atención de manera inmediata, otro factor son las intenciones momentáneas, la cual hace referencia a una decisión consciente de prestar atención a algo en específico. En el gráfico, la evaluación de las demandas y la capacidad disponible apuntan también hacia la asignación, es decir, que son factores influyentes, tanto el nivel de excitación cono la urgencia o prioridad de la actividad tienen un efecto sobre la cantidad final de atención que se asignará. El cuadro inferior de la imagen, representa los procesos cognitivos o actividades que pueden requerir atención, la asignación de la atención a dichas actividades y procesos es flexible, es decir, se puede dar la misma cantidad de atención a todas las actividades o, por el contrario, toda la atención se podría enfocar en una sola actividad, sin embargo y en general, las tareas con una mayor demanda les será dada la mayor atención (Friedenberg & Silverman, 2006). Dentro de otras teorías se pueden mencionar a Posner y Snyder (1975) quienes proponen el modelo de activación automática y atención consciente, quienes establecen una diferencia conceptual entre los procesos automáticos y la atención consciente, los primeros, son procesos sin intención, es decir, no originan conocimiento consciente y no interfieren con alguna otra 115 actividad o proceso mental que se ejecute, sin embargo, la atención consciente tiene una capacidad limitada., Shiffrin y Schneider (1977): Modelo de procesos controlados y automáticos. Estableciendo una marcada diferencia entre el procesamiento automático y el controlado, el primero de ellos es rápido, paralelo e inflexible, mientras que el segundo, lento, seriado y flexible., Allport (1980): Modelo de módulos, quien descarta por completo la idea de un procesador centralizado y propone un procesamiento descentralizado en módulos específicos en varias áreas, que opera de manera independiente y en paralelo. Finalmente, Baddley (1986): con su propuesta la teoría de la síntesis, donde establece la idea de un procesador central y varios sistemas específicos y ordenados de manera jerárquica (Fregoso & Gutiérrez, 2008)
8.13.1. Bases Neuronales de la Atención: La atención, al igual que todos los procesos mentales, relaciona algunas de las regiones cerebrales, y para explicar dichas bases neuronales, se parte de la idea predominante de que esta depende de la actividad coordinada de grupos neuronales que se encuentran distribuidos en diferentes regiones del sistema nervioso central (Mirsky, 1987; Posner & Petersen, 1990; Mesulam, 1981; Mountcastle, 1978). Los mecanismos neuroquímicos y neurofisiológicos que utiliza el proceso de atención, poseen gran diversidad. Se considera que la atención no es un proceso unitario, sino que está constituida por distintos subprocesos como el nivel de alternamiento, la atención voluntaria, la atención automática y la atención visuoespacial (Meneses, 2001).
Para explicar los procesos neuronales de atención, se debe hablar de la participación de la Corteza Prefrontal, que como ninguna otra área del cerebro está involucrada en distintos procesos psicológicos y cognitivos. La CPF cumple un papel fundamental en la regulación de los procesos atencionales, que según la propuesta teórica de Alexis Luria (1973,1980) sobre la organización práctica del cerebro en bloques funcionales y su idea de la organización jerárquica en áreas primarias, secundarias y terciarias, para que ocurran algunos procesos mentales, es necesario tener un cierto nivel de tono cortical19, el cual se modifica acorde a la tarea que se va a realizar. Gracias a las conexiones con áreas como el tallo cerebral y la formación reticular, los lóbulos frontales desempeñan un papel moderador, de manera que adecuan su funcionamiento a las estructuras establecidas en la conducta, las cuales han sido formados en la corteza frontal; según define Luria en 1986, la CPF, a través de sus influencias inhibidoras y activadoras, logra modular el estado de actividad, adaptándolo según las intenciones y los planes del sujeto. (Flórez, 2006). Como se habló en líneas anteriores, la atención es un proceso que puede presentar ciertas interferencias provenientes de estímulos internos como externos, para sostener la capacidad de inhibir estas distracciones, de manera que dicho procesos se desarrolle adecuadamente, es necesaria la modulación que ejerce la CPF; cuando aparecen actividades que conllevan la
19 Tono cortical: estado óptimo de activación de la corteza cerebral, (Luria, 1973, 1980). 116 evocación de un reflejo de orientación, se crea un estado de expectación, lo cual produce ondas lentas en las regiones frontales del cerebro, dichas ondas fueron captadas por primera vez por Grey Walter y sus colaboradores en 1949 (Flórez, 2006). Dicha onda captada fue denominada “Onda E” u “Onda de expectación”, la cual se explicó según su registro, como un cambio de línea base en el potencial de la región del vertex (Ver Figura N° X), durante la realización de una tarea con un tiempo de reacción específico, se presenta al sujeto dos estímulos sucesivos y se le solicita responder al segundo “tan rápido como pueda”, dicha condicionalidad da significado a la asociación; si la instrucción no fuera dada o fuera errónea, según Walter, la onda no se daría o sería muy fugaz; en la actualidad la denominación de esta variación es “ Variación contingente negativa” o CNV, que finalmente fue definida como “una variación de potencial, una onda lenta negativa, en el vertex, relacionada con procesos de atención sostenida y focalización, así como también con la memoria de trabajo; contingente a la asociación significativa entre estímulos sensoriales (Lolas, 1984). En el adecuado mantenimiento cortical y la modificación del estado de vigilia según las tareas instantáneas del sujeto, también participa la corteza frontal, debido a que dicho proceso es fundamental para la actividad consciente, la formación de proyecciones e intenciones capaces de gobernar la conducta del sujeto, siendo indispensables para sintetizar los estímulos que abordan el organismo y les asigna, según su relevancia, un significado; los lóbulos frontales entonces, tienen a su cargo grandes procesos cognitivos, la formación de la acción y la configuración de estructuras complejas de comportamiento, el control y ejecución de la conducta según su intencionalidad comparando los actos realizados y las intenciones iniciales; por otro lado, establece un sistema de retroalimentación sobre el cual tiene lugar la regulación de las formas más estructuradas de la conducta, como lo define Kakú, 2012, el centro operativo y de toma de decisiones; en consecuencia, los lóbulos frontales están involucrados en la regulación de los procesos de activación de la atención voluntaria (Flórez, 2006). Con relación a lo anotado con anterioridad, en la regulación de los estados de activación, los lóbulos frontales desempeñan un papel importante, debido a que están involucrados en el surgimiento y conservación de los estados de activación de la corteza cerebral, los cuales están directamente involucrados en los procesos atencionales. Los sujetos que presentan daños en la corteza frontal, poseen estos procesos disminuidos y su foco de atención suele verse desviado ante cualquier estímulo secundario, haciendo que sea muy difícil sostener y organizar la atención. La capacidad que tiene la CPF, para retrasar los continuos intentos de generar respuestas impulsivas provenientes de otras estructuras cerebrales, es fundamental en los procesos de regulación de la conducta y la atención, actúa como un intermediario entre la actividad de centros subcorticales y de la corteza posterior y esta activamente relacionado ante las situaciones de más alta interferencia o competencia atencional (Flórez, 2006). Era de esperarse entonces, que las bases neuronales de la atención, no fueran explicadas desde un solo modelo teórico, por lo tanto surgen otros modelos de representación anatómica de la 117 atención; entre los cuales, los más reconocidos son: el modelo de Mesulam, el modelo de Mirsky y el modelo de Posner y Petersen, los cuales se explicarán brevemente a continuación. Modelo de Mesulam: Se basa en la premisa de que la atención, como muchos procesos cognitivos, no es una propiedad exclusiva de una región cerebral, inherente de otras áreas. Marcel Mesulam (1981) planteó la existencia de lo que él denominó como una red neuronal, la cual está constituida por cuatro regiones cerebrales responsable de la atención visuoespacial: la formación reticular, la corteza parietal posterior, la circunvolución del cíngulo y la corteza frontal (Mesulam, 1981; Pandya et al., 1981).
La Formación Reticular: está encargada de incrementar y mantener un adecuado nivel de alteramiento que permita un buen funcionamiento de los sistemas de procesamiento. Los estímulos novedosos en el entorno producen este incremento y una reacción inmediata hacia dichos estímulos, en dicho proceso se ha demostrado a través de significativos estudios, que por lo menos, cuatro sistemas neuroquímicos están presentes en las regiones del tallo cerebral y que conforman el sistema reticular activador (SRA): sistemas noradrenérgico, dopaminérgico serotonérgico y colinérgico (Mesulam, 1981; Pandya et al., 1981). Corteza parietal posterior: Se encarga de generar la representación espacial del mundo externo, de manera que dirige la orientación hacia los estímulos que se consideren como relevantes; característica estudiada en pacientes con lesiones cerebrales, los cuales presentan el síndrome de hemiinatención, el cual se caracteriza por que los pacientes no generan respuestas hacia los estímulos que provienen del campo sensorial contralateral a la lesión (Mesulam, 1981; Pandya et al., 1981). La Circunvolución del Cíngulo: Esta estructura cerebral también es denominada componente límbico, el cual participa en la regulación de los aspectos motivacionales que influyen en la selección de los estímulos del entorno que el individuo considerará como relevantes o significativos. Esta estructura transmite proyecciones hacia las regiones dorsolaterales de la corteza parietal posterior; la cual está relacionada con otras regiones que pertenecen al sistema límbico como son la sustancia innominada y el hipotálamo lateral, recibiendo aferencias de ellas (Mesulam, 1981; Pandya et al., 1981).
En conclusión, según el modelo de Mesulam (1981), la CPF y más específicamente el área de los campos oculares frontales, está encargada de coordinar la estructura motora necesaria para la orientación del sujeto hacia los estímulos relevantes, es decir, movimientos de la cabeza y de los ojos, como también la actividad motora que conlleva a alcanzar objetos de interés, que han sido así clasificados previamente, dentro del campo visual (Mesulam, 1981). El estudio de los mecanismos cerebrales implicados en la localización de estímulos en el ambiente, es un actual y controvertido problema de estudio de la neurocirugía de la atención; es importante mencionar, que en las estructuras subcorticales y corticales, han sido 118 localizadas células que presentan un incremento en su patrón de disparo durante la realización de diversas tareas que implican movimientos oculares dirigidos hacia las regiones del campo visual que captan la atención de los sujetos (Goldberg y Segraves, 1987). Este modelo presenta una falencia causada por la idea de que en cada nodo de la red se llevan a cabo procesos específicos, sugiriendo que estos mecanismos dependían exclusivamente de una región del cerebro, lo cual es contradictorio a su premisa principal. Modelo De Mirsky: está basado en la idea de que la atención es un proceso complejo, conformado por múltiples componentes dependientes de distintas regiones del sistema nervioso central, dicha propuesta se ha evaluado tras analizar los trastornos atencionales de un grupo heterogéneo de pacientes, a los cuales se les aplicó una serie de pruebas que le permitieron analizar el nivel de ejecución de distintos procesos relacionados con la atención, el aprendizaje, la memoria etc., (Mirsky y Duncan, 1987). Dichos análisis permitieron a Mirsky encontrar cuatro factores que explican el 71% de la varianza de este estudio, correspondientes a procesos como: el enfocamiento de la atención, que se encuentra relacionado con la velocidad perceptual y motora, asociando un complejo sistema neuronal: la corteza temporal superior, el lóbulo parietal inferior, el núcleo caudado, el putamen y el glóbulo pálido. La atención sostenida, la cual refleja el nivel de alertamiento que se presenta a lo largo del tiempo y su ejecución continua, utilizando estructuras como lo son el tallo cerebral y los núcleos reticulares del tálamo. La codificación, que relaciona la atención con el procesamiento de la información, incluye como estructura cerebral, la asociación con el hipocampo; la flexibilidad, la cual demuestra la capacidad de cambio de proyectos; y la orientación hacia los diferentes estímulos novedosos que se puedan presentar en el ambiente (Meneses, 2001). Es importante mencionar, que el hecho de que la capacidad de los sistemas neuronales relacionados con la atención, estén ampliamente distribuidos en las regiones del sistema nervioso, hacen de este un proceso altamente vulnerable, debido a que se puede ver afectado por algún tipo de alteración presente en alguna o varias regiones cerebrales; esto explica los altos índices en los trastornos atencionales. Una de las ventajas de este modelo radica en la propuesta de que todos los procesos atencionales básicos y complejos, son llevados a cabo por una red de estructuras neuronales, localizadas en múltiples regiones del sistema nervioso (Meneses, 2001). Modelo De Posner y Petersen: Propuesto para el año de 1990, y al igual que otros modelos teóricos propone la existencia de redes neuronales, la diferencia radica en los procesos implícitos. Dichas redes, según Posner, se encontraban implicadas en los procesos de atención, y se agrupan en sistemas funcionales (Posner, 1978). Primero, el sistema de vigilancia, el cual está asociado con el incremento y el mantenimiento de un óptimo nivel de alertamiento; el incremento en este nivel tiene como consecuencia un notorio aumento en la velocidad de las respuestas, pero este acelerado cambio, bien puede 119 acompañarse por un mayor número de errores, debido a que la selección de la respuesta se basa en el procesamiento de cualidades básicas del estímulo (Posner, 1978). Este sistema, por una parte suprime la actividad de base del sistema anterior y, por otra, incrementa la eficiencia del sistema, orientándolo hacia estímulos más relevantes. Según los postulados de Posner y Petersen, el sistema noradrinérgico del locus coeruleus tiene vital importancia en el incremento y sostenimiento del nivel de alertamiento, las neuronas de este sistema, dependientes de noradrenalina extienden sus conexiones sinápticas sobre regiones corticales, lo que hace que la densidad de las terminales axónicas aumente, alcanzando a inervar gran parte del hemisferio derecho, por otro lado, las proyecciones de neuronas dependientes de dopamina y las colinérgicas que provienen del tallo cerebral, tienen una mayor inervación en el hemisferio izquierdo (Meneses, 2001). En segundo lugar, La Selección o sistema de atención anterior, está relacionado con la detección de las señales en el procesamiento consiente, es decir, tiene unos procesos cognitivos más complejos, implicando el control y mantenimiento de las áreas cerebrales que llevan a acabo dichos procesos, incluida la elaboración de respuestas; Posner y Petersen han propuesto que este sistema está constituido por regiones de la corteza prefrontal medial como la circunvolución del cíngulo, la cual frente a la asociación de la dificultad de una actividad, presenta un incremento en su nivel de activación (Posner et al, 1988). Otras de las estructuras corticales relacionadas son: las áreas mediales frontales de la corteza, el área cingulada anterior, el área motora suplementaria y los ganglios basales; todo lo que hace de este un sistema flexible y voluntario, que selecciona los objetivos de atención relevante, por ende los estímulos sensoriales y los que <
Figura 30: Redes atencionales de Posner y Petersen (1990). Tomado de Meneses, 2001.
Como es evidente, los modelos expuestos, tienen diversos puntos en común, y aunque en la actualidad hace falta determinar los mecanismos neuronales que subyacen a los distintos subrpocesos de la atención, relacionados con la activación o inactivación de los sistemas neuronales propuestos y sus aspectos más específicos; de lo cual se espera, que con los desarrollos tecnológicos de los próximos años, se logre obtener información valiosa para establecer teorías más precisas acerca de los mecanismos cerebrales de la atención. 8.14 Proceso de solución de problemas. En el proceso de aprendizaje de la vida diaria y en la práctica cotidiana, es de esperar que se presenten continuamente situaciones nuevas, incomprensibles, desconocidas, que pueden ser de diverso nivel de complejidad y que no pueden ser resueltas por estrategias de acción ya conocidas por la persona. Estas son las situaciones problémicas. Plantear un problema es fundamental para avanzar en el conocimiento y las teorías científicas surgen cuando los científicos, formulan, descubren o se enfrentan a campos problémicos nuevos (Redolar, 2014). El proceso de resolución de problemas al igual que el desarrollo de la creatividad, también está íntimamente ligado a los procesos vitales de los seres humanos. En la actualidad es sabido "el proceso del aprendizaje humano desde el niño hasta el adulto, es esencialmente una actividad de resolución de problemas mediante la cual el individuo se adapta al medio, y que este proceso de resolución de problemas se lleva a cabo simultáneamente en los campos cognitivo, afectivo y psicomotor "(López y Costa 1996) (Redolar, 2014). El proceso de resolución de problemas además de ser un elemento base en el aprendizaje, también lo es en el proceso de producción del conocimiento, así, desde la epistemología, los pensadores contemporáneos. El razonamiento y la solución de problemas es una habilidad fundamental que se encuentra presente en toda actividad intelectual que se lleva a cabo, a pesar de que el razonamiento y la solución de problemas presentan similitudes entre sí dado que ambos requieren la capacidad de planificar y secuenciar acciones, necesitan de la 121 previsión y la lógica y están orientados hacia un objetivo. Teniendo un punto de vista neurobiológico se diferencian tanto que cada una de estas capacidades implican regiones y circuitos cerebrales diferentes (Redolar, 2014). Para lograr explicar las bases neurocientíficas de la resolución de problemas, se deben explicar el razonamiento, los más estudiados son el razonamiento deductivo y el razonamiento inductivo. El razonamiento deductivo se basa en un conjunto de proposiciones, que recibe nombre de premisas, y una proposición nueva producida a partir de las premisas dadas, que se denomina conclusión, relacionadas por una inferencia lógica, es decir, por la capacidad mental por la cual se extrae la información de las premisas para combinarlas de una manera diferente y obtener una proposición nueva (Redolar, 2014).
Para estudiar las bases neuronales que subyacen al razonamiento deductivo se han utilizado principalmente tres tipos de tareas deductivas: de razonamiento racional, de razonamiento categórico y de razonamiento proposicional; a través de los resultados de diferentes trabajos de neuroimagen, se ha podido observar que el razonamiento deductivo parece estar sustentado principalmente por un sistema cerebral lateralizado en el hemisferio izquierdo. Independientemente del tipo de tarea deductiva que sea haya empleado, se engloba las siguientes regiones: la circunvolución frontal media izquierda, la circunvolución frontal medial bilateral, la circunvolución precentral bilateral y los ganglios basales del hemisferio izquierdo (Redolar, 2014). También se han observado que este sistema cerebral sutenta la habilidad de razonar de manera deductiva y se divide en varios subsistemas específicos para las diferentes tareas deductivas, se han mostrado que la corteza parietal posterior tiene una mayor implicación en tareas de razonamiento categórico, y la circunvolución precentral, en tareas de razonamiento proposicional, también el metanálisis arrojo resultados de que el hemisferio izquierdo era crítico para formar interferencias y asociaciones entre múltiples conceptos (Redolar, 2014). El razonamiento inductivo, por su parte, se utiliza principalmente para poder llevar a cabo diferentes tipos de tareas, como inducir reglas y aplicarlas, calcular probabilidades, hacer analogías, seguir series etc., La neurociencia ha utiilizado las series numericas como la tarea mas común hasta el momento para estudiar esta habilidad cognitiva es la de completar series numéricas; una de las estructuras cerebrales que ha revelado un papel fundamental en diversas tareas relacionadas con el razonamiento inductivo, es la corteza prefrontal dorsolateral, dado que la mayoría de los trabajos señalan que esta estructura se activa cuando es necesario integrar información, aplicar y mantener reglas, generar hipótesis y recuperar conocimientos. Recientes estudios neuropsicilógicos han puesto de manifiesto que pacientes que presentan lesiones en la corteza prefrontal presentan dificultades a la hora de llevar a cabo tareas en las que se requiera integrar múltiples informaciones, y que pacientes con daños más localizados en la corteza prefrontal dorsolateral son incapaces de generar hipótesis o nuevas reglas (Redolar, 2014). 122
Ahora bien, la resolucion de problemas, es un proceso que se presenta cuando una persona se encuentra delante de un problema cuando quiere o necesita conseguir un resultado o un objetivo y no dispone de los medios para alcanzarlo de manera rápida y directa o no sabe de que manera conseguirlo. Según la neurociencia las estrategias que más se utilizan para solucionar problemas son los algoritmos, correspondidos con un procedimiento que ofrece una garantía de producir una respuesta, aunque no siempre eficaces. El otro método, el heurístico, consiste en reglas empíricas que se han ido construyendo a partir de la experiencia en la resolución de problemas por el método de los algoritmos (Redolar, 2014). A parte de estos métodos por los cuales se puede llegar a solucionar problemas, existen otros métodos por los cuales se puede llegar a solucionar un problema, por ejemplo, la creatividad y el proceso de insight. Desde el punto neurobiológico, estos dos últimos métodos son los que más se han estudiado. La creatividad, puede ser entendida como la habilidad de solucionar un problema de manera original y adecuada al objetivo, esta habilidad no es estática y puede potenciarse a través de diferentes procedimientos, como pensar en voz alta, escribir en un papel todas las ideas que surjan, utilizar analogías, etc. Aunque no existen muchos trabajos de neuroimagen relacionados al respecto, se ha encontrado que esta capacidad no esta sustentada por un único hemisferio cerebral, sino que requiere de la integración interhemisferica y de diferentes regiones cerebrales, entre las cuales se encuentra la corteza prefrontal (en concreto, las áreas motoras y premotoras, la circunvolución frontal, la región dorsolateral y la corteza cingulada anterior), áreas temporoparietales, áreas visuales, el talamo, el hipocampo, los ganglios basales y la circunvolución fusiforme (Redolar, 2014).
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9. APRENDIZAJE Y MEMORIA. Es necesario, antes de comenzar esta sección, delimitar, comparar y relacionar los conceptos de memoria y aprendizaje, que como se expuso en líneas anteriores, se correlacionan y depende uno del otro, es fundamental aclarar porque no existe aprendizaje sin memoria ni memoria sin aprendizaje. De acuerdo a lo anterior, es sabido que cada vivencia, sentimiento o movimiento deja un rastro que se conserva durante un determinado tiempo bien sea breve o prolongado en la memoria, por tanto, se entiende a esta como el registro, retención y posterior recuperación de las experiencias anteriores, lo que da al ser humano la posibilidad de acumular información y tener recuerdos de las experiencias anteriores (Luria, 1979) (Periañez &Muñoz, 2012).
La memoria y sus fenómenos están relacionados con otras esferas del sistema nervioso, como por ejemplo, las emociones, las percepciones, los procesos motores, la cognición, etc. Todo lo referente a la fijación de conocimientos, hábitos y la posibilidad de utilizarlos concierne a la memoria. La memoria por tanto, es un proceso y la ciencia se ha enfocado en descubrir los procesos fisiológicos y neuronales que se encargan de su consolidación además de las condiciones óptimas para el éxito del proceso y el límite del mismo (Luria, 1979) (Periañez &Muñoz, 2012). Las investigaciones clásicas se redujeron al proceso de aprendizaje intencionado y la reproducción de huellas de memoria, en vez de enfocarse en un proceso amplio de análisis de los mecanismos naturales de consolidación de dichas huellas, que se manifiestan de igual modo tanto en el hombre como en el animal. Los avances significativos se presentaron a principios del siglo XX con el estudio de las leyes de actividad nerviosa superior, seguidas de investigaciones del psicólogo norteamericano Thorndike, quien objetó el estudio del proceso formativo de los hábitos en el animal, contemporáneamente, I.P. Pavlov propone el método de los reflejos condicionados a través de lo cual permitió vislumbrar los mecanismos fisiológicos de formación y afianzamiento de dichas conexiones. Junto con otros investigadores como J. B. Watson, B. F. Skinner, D. O. Hebb y otros, constituyeron los conocimientos básicos sobre los mecanismos de la memoria, la elaboración de hábitos y del proceso de <
En cuanto a las formas superiores de memoria en el niño, se atribuye mérito a L. S. Vygotsky, quien a finales de la década del veinte, por primera vez abordó como tema de investigación especial dicha problemática, en conjunto con sus discípulos A. N. Leóntiev y D. V. Zankov, mostró que las formas superiores de memoria son un aspecto complejo de la actividad psíquica, un aspecto de índole social dado que ahí concibe su origen y está enteramente mediatizada por su estructura (Luria, Atención y memoria) (Periañez &Muñoz, 2012). En cuanto a las investigaciones sobre las formas complejas de la actividad de la memoria voluntaria la cual se relaciona con los procesos del pensamiento, fueron complementadas por científicos soviéticos A. A. Smirnov y P. I. Zínchenko, quienes han prestado interés a las leyes 124 que dan base a la memorización involuntaria y las formas de organización del material registrado a través de procesos de aprendizaje (Luria, 1979) (Periañez &Muñoz, 2012). Actualmente las investigaciones han tomado un giro substancial, el enfoque actual indica que los procesos de consolidación, retención y reproducción de la memoria están relacionados con cambios químicos profundos y particulares, tales como, las modificaciones del ácido ribonucleico y se pueden transferir por vía humoral bioquímica. De esta manera se ramifican los estudios como el mantenimiento de la excitación en las redes y circuitos nerviosos por el estímulo, la consolidación y la desaparición de las memorias. Junto a este desarrollo, otras investigaciones se centraron en observar las regiones cerebrales necesarias para la conservación de la memoria y los mecanismos neurológicos de recuerdo y olvido (Luria, 1979) Desde el enfoque psicológico, más específicamente cognitivo, se hace el supuesto de un sistema exclusivo de memoria, el cual estaría basado en asociaciones estímulo-respuesta y una subclasificación de hasta tres o más sistemas de memoria. Se asumía entonces que la información procedente del ambiente sería procesada a través de una serie de sistemas referentes a la memoria sensorial, los cuales podrían considerarse como intermedio entre la percepción y la memoria. La información pasaría entonces a un sistema de memoria temporal, a corto plazo, antes de ser registrada en la memoria a largo plazo (Baddeley, 2009). A decir verdad, a pesar de las diferentes posturas teóricas de los investigadores, la distinción entre tipos de memoria permite organizar y estructurar el conocimiento sobre la misma, de manera que se supone la existencia de sistemas de memoria sensorial, a corto plazo y a largo plazo, que a su vez logran subdividirse en implícita, explicita, cotidiana de trabajo, etc. (Ver Figura 31) (Baddeley, 2009) Ahora bien, dentro de las líneas anteriores ha surgido el término aprendizaje al hablar de memoria, esto debido a que los distintos tipos de aprendizaje implican diferentes tipos de memoria, la consolidación, la recuperación o el olvido dependen de lo que ha sido aprendido y de cómo fue aprendido, es decir, el aprendizaje y la memoria están interrelacionados de manera que para los criterios que siguen, se trataran en conjunto evitando de no hacerlo amplio y complejo (Morgado, 1998).
No obstante, debe ser definido el aprendizaje como un proceso a través del cual los organismos modifican su conducta para adaptarse a las situaciones cambiantes e impredecibles del medio que les rodea; entre más cambiante sea dicho medio o situaciones más plástica debe ser la conducta, entiéndase la plasticidad como la capacidad de realizar cambios funcionales y estructurales en la organización sensorial del cerebro que caracteriza a las neuronas y al sistema nervioso de los organismos frente a las experiencias, en cuanto mayor sea la plasticidad más posibilidades de aprendizaje tiene el individuo (Morgado, 1998). El aprendizaje puede ser considerado entonces, como un cambio en el sistema nervioso que resulta de la experiencia y que origina cambios duraderos en la conducta de los organismos. 125
Lo que denominamos <
Figura 31: Clasificación del aprendizaje y la memoria teniendo en cuenta criterios temporales y cualitativos, integradora del aprendizaje y la memoria y las principales áreas cerebrales implicadas en dichos procesos. Recuperado y adaptado. Periañez &Muñoz, 2012.
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9.1. MEMORIA ÍMPLICITA. 9.1.1. Memoria y Aprendizaje Implícito.
Los seres humanos poseen la impresionante capacidad de aprender y almacenar en la memoria los recuerdos conscientes e inconscientes, estos últimos son los que se consideran, conforman la memoria implícita, es en esta, en la que están basados procesos como los hábitos perceptivos y los motores (Morgado, 1998). La memoria implícita o también la llamada no declarativa, demuestra que un aprendizaje práctico, es decir, que es manifiesto durante la acción, como por ejemplo, conducir una bicicleta, no necesita ser explicado paso a paso, únicamente se realizan los movimientos relacionados a este; el anterior ejemplo, es un aprendizaje de habilidades motoras, el cual es tan solo uno de las incontables cantidad de actividades que se logran adquirir de forma implícita (Morgado, 1998). Dentro de la Memoria implícita se encuentra la capacidad de realizar acciones reflejas, como por ejemplo, protegerse cuando se escucha un ruido estruendoso cerca del sujeto, lo que demuestra un principio de habituación, otro ejemplo es, el incrementar la producción de saliva ante el olor o la presencia de una comida atractiva, cumpliéndose así el condicionamiento clásico, Acatar las normas establecidas por un ideal colectivo dentro de un panorama social, refleja el condicionamiento instrumental y la capacidad de reconocimiento visual de una persona como por ejemplo un familiar o amigo, evidencia el aprendizaje perceptivo, o acciones como montar en bicicleta y caminar, el aprendizaje motor (Morgado, 1998). Importantes estudios en pacientes amnésicos, han permitido evaluar la capacidad de la memoria implícita anteriormente expuesta, debido a que en estos pacientes se evidencia un déficit significativo en la actividad de la memoria episódica, además se muestra la incapacidad de adicionar a su memoria nuevos conocimientos del entorno. Lo controversial de estos estudios, radica en las situaciones en las que al parecer logran aprender a un ritmo normal; es decir, existen unas habilidades que se mantienen intactas a pesar de la patología, la caracterización de dichas habilidades ha sido fundamental y determinante para el desarrollo del concepto de memoria implícita o también llamada no declarativa hasta ahora (Baddeley, Eysenck & Anderson, 2009).
Esta memoria está directamente relacionada con las formas más básicas de aprendizaje que se presenta en la tabla N° 7, gran parte de estos aprendizajes son filogenéticamente antiguos, por lo cual es evidente que se encuentran ligados a las condiciones de adaptación y supervivencia de las especies. La memoria y el aprendizaje implícito ha sido abarcado y estudiado desde tres amplias categorías: Condicionamiento clásico, facilitación (priming) y aprendizaje procedimental, como por ejemplo las habilidades motoras (Baddeley, Eysenck & Anderson, 2009).
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Tabla 7: Formas de aprendizaje relacionadas con la memoria implícita o no declarativa.20
Formas básicas de aprendizaje y ✓ Habituación y sensibilización memoria Implícita (procedimental o ✓ Aprendizaje perceptivo: refleja). Condicionamiento Clásico Condicionamiento Instrumental. ✓ Aprendizaje Motor.
Una de las formas de aprendizaje que se ha evidenciado continua preservada en los pacientes con amnesia, es el “condicionamiento clásico”, cualquier actividad bajo este tipo de aprendizaje, puede ser aprendida a un ritmo normal, a pesar de que no recuerdan la experiencia y son incapaces de dar explicación al suceso. También, están en la capacidad de adquirir el aprendizaje de actividades motoras, mediante la continua práctica. Wrrington y Weiskrantz (1968) demostraron que el aprendizaje de palabras, también permanece intacto (Baddeley, Eysenck & Anderson, 2009) La consolidación de la memoria y el aprendizaje implícito, se considera como un proceso inconsciente, es decir, no se recuerda de manera consciente el haber adquirido el conocimiento, la destreza o la habilidad particular que se evidencia, también es un proceso gradual y se perfecciona a través de la práctica. Este aprendizaje no se expresa verbalmente, por eso también es llamado no declarativo, pero se muestra de manera automática en la práctica. Es característico de este tipo de aprendizaje, adquirir conductas por modelado, el cual es un proceso de aprendizaje que se da por la observación donde un individuo o un grupo actúan como estímulo, generando conductas similares en otros individuos que perciben lo que hace el modelo (Muñoz & Periañez, 2012). Esta memoria es más rígida y más difícil de modificar que la memoria explícita, además es más duradera, lo que la hace más resistente a las posibles alteraciones de déficit de memoria o las causadas por el envejecimiento (Baddeley, Eysenck, &Anderson, 2009).
9.1.2. Generación de Hábitos en un individuo. El aprendizaje y la memoria implícita, como se mencionó en líneas anteriores, son formas elementales de plasticidad conductual, los psicólogos estudian las formas implícitas de aprendizaje sometiendo los animales a una experiencia sensorial controlada. Dichos estudios han puesto de manifiesto que existen dos clases de aprendizaje implícito: uno no asociativo y uno asociativo (Kandel, 1997).
20 Tomado y adaptado: Capítulo 32 Aprendizaje y memoria: Conceptos, categorías y sistemas neuronales. 128
Dentro de los aprendizajes de carácter no asociativo, se distinguen dos tipos: los procesos de habituación y la sensibilización. La característica no asociativa, hace referencia a que entre estímulos o entre estímulo y respuesta, no existe ningún tipo de asociación (Morgado, 1998). La habituación y la sensibilización, son rasgos fundamentales del ajuste o adaptación de los organismos al entorno, el cual tiene lugar en todas las especies y en todos los sistemas de respuesta (Domjan, 2007). La tendencia a disminuir la intensidad de la respuesta, producida por la estimulación repetida recibe el nombre técnico de efecto de habituación y los incrementos en la intensidad de la respuesta se identifican como efecto de sensibilización. Dichos procesos, son dos tipos básicos de cambios conductuales resultado de la experiencia previa y tienen un interés particular en el diseño de procedimientos de control para estudios de condicionamiento Pavloviano y a la vez son fundamentales en el condicionamiento operante (Domjan, 2007), que se estudiará más adelante. Con base a lo anterior, se entiende la habituación como una forma de aprendizaje y por ende un proceso, el cual tiene lugar en todos los organismos que presentan musculatura esquelética y se evidencia en la mayoría de los reflejos, también es propia de animales invertebrados, cuya importancia es desarrollar conductas adaptativas según su entorno. En este proceso, se evidencia como una respuesta refleja disminuye o pierde su intensidad, frente a la presentación repetida de un estímulo inofensivo (15 o más veces), este proceso, lograr potencializar la capacidad de ignorar los estímulos irrelevantes del medio; es la forma de aprendizaje más generalizada que existe en la naturaleza y en la cotidianidad (Morgado, 1998). En la habituación, el organismo deja de responder a un estímulo aunque mantiene la capacidad de percibirlo y de realizar los movimientos musculares requeridos por la respuesta (Domjan, 2007). Para una mejor comprensión de este proceso, la habituación ha sido más estudiada en organismos mamíferos, donde se ha analizado la disminución de la intensidad del reflejo de sobresalto o susto ante la presentación continua de un estímulo; en ejercicios con ratas, se presentó un tono alto al animal, la continua repetición del sonido hizo que el animal lanzará una respuesta de sobrecogida cada vez menor; y esto es a lo que se le denomina habituación; la atención y la respuesta de sobresalto intenso, vuelven a ser instantáneos cuando el estímulo habitual es antelado sorpresivamente por otro estimulo diferente como una luz o un pinchazo, lo que le retorna el carácter novedoso; este proceso de deshabituación comprende la pérdida de la respuesta ya habituada. Entonces, es claro que la habituación, no es tan solo una respuesta de fatiga ante un estímulo, o una adaptación sensorial del organismo, es más bien, un proceso complejo y estructurado (Morgado, 1998). La fatiga, sin en cambio involucra los músculos efectores, y no son una causa de la habituación, tampoco la adaptación sensorial, entendida como una disminución en la sensibilidad, debido a que estudios han arrojado evidencia que demuestra que la habituación es específica del estímulo (Domjan, 2007). 129
En la habituación y en la sensibilización, son destacados los estudios en moluscos, como el Aplysia, el cual sin importar su variedad, es un animal vegetariano y tranquilo, que alcanza, según su especie, tamaños de hasta más de un kilogramo (Delgado et al., 1998). El electrofisiólogo Tauc, en dichos estudios, observó que el animal tenía la capacidad de desarrollar en cierta medida un aprendizaje no asociativo, en este caso habituación; dichos resultados permitieron que Erick Kandel se planteara el propósito de estudiar más a fondo sus bases neuronales. Cuando se estimula de forma táctil, tanto de la branquia como del Sifón (Estructuras tubulares), se favorece su retracción, al igual que la estimulación en la cola del animal provoca su retracción, los cuales son reflejos de defensa del animal o un sustrato biológico que se encuentra en el ganglio abdominal, el cual está constituido por un considerable número de neuronas sensoriales, interneuronas y neuronas facilitadoras, cuando el estímulo se aplica repetitivamente se produce la habituación, que consiste en la reducción de la amplitud de la reacción, de forma similar a lo que sucede en organismo superiores ante ciertas estimulaciones, como se expuso en párrafos anteriores, al parecer y según los estudios realizados, este cuadro de habituación se repite en toda la escala animal (Sanchez, 1998). Es entendido entonces, que la habituación es una forma simple de aprendizaje no asociativo y es importante hacer énfasis en que cada vez que se repite la presentación del estímulo, a nivel neuronal se evoca menos y menos respuesta eléctrica, lo que termina causando que el organismo se habitúe al estímulo y finalmente lo ignore (Sanchez, 1998). Estudios electrofisiológicos, permitieron observar correlación entre la actividad nerviosa y la habituación, a partir de un procedimiento experimental, el cual consistió en la inmovilización de un animal al que se le practicó una abertura en el cuello donde se exponía el ganglio abdominal; esto permitió comprobar que en el momento de la aparición de la habituación, esta coincidía con una reducción considerable en el número y en la frecuencia de los potenciales de acción evocados en las motoneuronas, las cuales controlan la posición de la branquia; además se comprobó que la habituación estaba relacionada con una importante reducción en la amplitud de los potenciales sinápticos orientadores registrados también en las motoneuronas. Pero era claro, que diversos mecanismos podían ser responsables de esta reducción en la amplitud de los potenciales sinápticos en las motoneuronas, para discriminar cual era fundamental, se realizaron experimentos muy finos, los cuales permitieron reproducir la reducción en la amplitud de los potenciales excitadores a nivel estrictamente celular, y entonces se logró determinar que derivaba principalmente de una depresión homosináptica , es decir, son sinapsis individuales que se activaban por un estímulo de baja frecuencia, lo que indicaría una interacción polisináptica (Sanchez, 1998). A partir de dichas demostraciones, investigadores como Kandel y sus colaboradores, se interesaron en observar si existían o no modificaciones en la cantidad que se liberaba de neurotransmisor; es conocido, que la liberación de un neurotransmisor es dependiente del acceso de calcio Ca2+ al interior del axón, más específicamente a la terminaciones presinápticas, a través de los canales de calcio; para trabajar en este planteamiento, se 130 aplicaron técnicas de voltaje impuesto, las cuales permiten estudiar detenidamente las corrientes iónicas transmembranarias, este estudio demostró que la estimulación repetida de las neuronas sensoriales, implicaba una reducción progresiva de la amplitud de la corriente de entrada de calcio a la célula, lo que por ende afectaría la producción del neurotransmisor (Sanchez, 1998). Entonces, se establece que la habituación es consecuencia de una considerable disminución de la liberación de un neurotransmisor de la terminal presináptica debido a la disminución intracelular de Ca2+. Dicha disminución de Ca2+ intracelular, se debe a una inactivación gradual de canales de Ca2+, la cual puede ser a corto plazo o ser prolongada dependiendo de la exposición al estímulo (Kandel, 2007).
En síntesis, la prolongada estimulación de las neuronas sensoriales implica la reducción en la entrada de calcio, consecuencia derivada de la reducción en la actividad de canales de calcio, lo que finalmente causa una menor liberación del neurotransmisor al espacio sináptico. Por tanto los potenciales sinápticos excitadores son cada vez de menor amplitud, lo que desencadena una activación cada vez menor de la motoneurona y que a su vez implicará un menor efecto sobre el musculo inervado (Sanchez, 1998). Por otro lado, Para Delgado y col., la sensibilización es también una forma de aprendizaje, la cual consiste en la intensificación de una respuesta refleja ante estímulos moderados de diferente naturaleza que sean precedidos de otros intensos, es decir, cuando se generen respuestas intensas en el organismo frente a una situación o un estímulo habitual, cuando se ha estructurado en la memoria una experiencia negativa, ya sea dolorosa o desagradable, que lo sensibiliza. En el ejercicio con la rata, la respuesta de sobresalto ante el tono se intensificará si se precede con un pinchazo en cualquier parte del cuerpo del animal, lo que hace que se “sensibilice”. Otras situaciones, como por ejemplo, un estudiante que ha sentido el suspenso ante una noticia o ante un hecho académico, puede presentar cuadros de ansiedad intensos frente al momento en el que el docente se dispone a informar el resultado de un examen o la aplicación de uno (Morgado, 1998). La sensibilización, al igual que la habituación, es una respuesta pasiva de carácter adaptativo, pero se diferencia, en que es un fenómeno general, afecta al organismo globalmente y le hace generar las respuestas de manera generalizada ante muchos estímulos diferentes. Continuando con el ejercicio de la rata, se puede decir que esta quedará sensibilizada y se sobresaltará con intensidad, no solo ante la presentación de un tono, sino también frente a otros estímulos ya sean táctiles o luminosos (Morgado, 1998). Con base a lo anterior, se asume entonces, que la habituación y la sensibilización conllevan en sus procesos cambios neurofisiológicos que dificultan o facilitan la transmisión de los impulsos neuronales desde las neuronas sensoriales a las motoras y ocurren en el sistema nervioso (Domjan, 2007). La sensibilización, entonces desde un aspecto neuronal, ocurre cuando se prolongan las respuestas postsinápticas aumentadas, inmediatamente después de la presentación de un 131 estímulo al que se estaba habituado y se relaciona con un estímulo nocivo o muy intenso. Este tipo de aprendizaje no asociativo fue estudiado en moluscos, como el Aplysia caracol de mar, el animal incrementaba el reflejo de retracción de la branquia y el sifón cuando se aplican en la piel de la cabeza o de la cola pequeñas descargas eléctricas (Sanchez, 1998). Las bases celulares de la sensibilización, se sometieron a estudios similares a los de la habituación; se le practico al animal entero un orificio para indagar y registrar en el ganglio abdominal; se logró obtener un ganglio aislado, donde se estudió la liberación del neurotransmisor mediante un análisis cuantal y los mecanismos iónicos implicados con técnicas electrofisiológicas, como las mencionadas anteriormente en la habituación (Sanchez, 1998).
La diferencia radica, que estos estudios permitieron observar que la sensibilización implicaba una facilitación en las respuestas sinápticas de la motoneurona. Dicha facilitación es el fenómeno similar al descrito en la habituación, pero las estructuras responsables de la modificación del reflejo son distintas. En el caso de la sensibilización, se puede notar un incremento en el reflejo de retracción de la branquia y/o del sifón, según la estimulación de la piel, de la cabeza o de la cola. En consecuencia de dichos estudios, se determinó que este estímulo sensibilizador/facilitador no era capaz de logra la activación de las neuronas sensoriales implicadas en el reflejo, lo que llevo a pensar, que este efecto de sensibilización debía tener una naturaleza heterosináptica, la cual afecta tanto las estructuras presinápticas como las postsinápticas de la sinapsis en cuestión (Sanchez, 1998).
El análisis cuantal realizado en Aplysia, mostró que la base del fenómeno consistía en un incremento en la liberación presináptica del neurotransmisor. Una vez se abordó el estudio de las bases biofísicas de la facilitación, se demostró que existía una corriente de potasio reducida. Se trataba de una corriente mediada por canales bloqueables por serotonina, por lo que se les llamo canales S. La reducción significativa de los canales de potasio impide la repolarización normal de los potenciales de acción, cuya duración incrementa y posibilita entonces los efectos sinápticos descritos (Sanchez, 1998). Debido a que la prolongación de los potenciales de acción implica un mayor tiempo en el que la célula se encuentra despolarizada, existe más tiempo para que entre el calcio a través de los canales activados dependientes de voltaje, dicho incremento del calcio por impulso, implicara una mayor cantidad de neurotransmisor liberado, y por ende una mayor amplitud de los potenciales excitadores de la postsinápsis (motoneurona) (Sanchez, 1998). Dicho estímulo aversivo genera entonces la descarga de las neuronas serotoninérgicas que desembocan en las terminaciones presinápticas de las neuronas sensoriales. Por lo tanto, la sensibilización se debe a la facilitación presináptica. 9.1.2.1. Teorías del proceso dual de la habituación y la sensibilización. La teoría dual de Groves y Thompson (1970), es un planteamiento teórico que pretende explicar la manifestación o el resultado conductual observable de la presentación de los 132 estímulos y los factores que implica. Esta teoría postula que procesos neuronales diferentes están encargados de los incrementos y las disminuciones en la tendencia a responder a un estímulo determinado, según sea habituación, que es la disminución o atenuación de la respuesta o sensibilización, que es el aumento de la misma; dichos procesos no son ajenos, por el contrario pueden encontrarse activos paralelamente y sus resultados compiten por el control de la conducta. Goves y Thompson (1970), demostraron, a partir de sus investigaciones que los procesos de habituación y sensibilización están ubicados en partes diferentes del sistema nervioso (Domjan, 2007). El procesos de habituación se basa en el sistema E- R, el cual consiste en el camino neuronal más corto, donde se conecta los órganos sensoriales activados por el estímulo con los músculos efectores de la respuesta producida, dicho sistema E-R es considerado como el arco reflejo y cada vez que se presenta un estímulo se activa este sistema y causa un incremento en la habituación. Por otra parte, la sensibilización está marcada por el sistema de estado, el cual integra diferentes partes del sistema nervioso, presto a determinar la tendencia con que responderá el organismo, dicho sistema se activa de manera exclusiva con eventos excitadores. Finalmente, los cambios conductuales reflejan la acción conjunta de los sistemas Estímulo- Respuesta y de estado (Domjan, 2007). Finalmente, cabe decir que la teoría del proceso dual de la habituación y la sensibilización, ha generado gran impacto en el estudio de la plasticidad de la conducta, a pesar de su incapacidad de explicar todos los efectos de habituación y sensibilización.
9.1.2.2. Características de la habituación y la sensibilización A través de intensas investigaciones, se ha intentado determinar los factores que influyen en los procesos de habituación y sensibilización, y establecerse unas características y aspectos comunes (Domjan, 2007): Curso temporal: los cambios conductuales, en general, se mantienen durante periodos largos, ya sean semanas o meses, lo cual es una característica propia de los procesos de aprendizaje, en algunos casos los sucesos de habituación y sensibilización no manifiestan dicha característica, por lo cual se puede decir, que no todos los casos de habituación y sensibilización se consideran como un aprendizaje duradero (Domjan, 2007).
Curso temporal de la sensibilización: Según los estudios realizados los procesos de sensibilización tiene efectos temporales, es decir, pueden ocurrir como respuesta transitoria, con algunas excepciones, donde se presenta durante más de una semana, si se exhibe un estímulo muy intenso o nocivo. Estudios de Davis en 1974, sobre el efecto de sensibilización en ratas con una exposición de 25 minutos a un sonido intenso de 80 dB en ratas, provoco una alta sensibilización de la respuesta de sobresalto al tono, pero tan solo durante 10 y 15 minutos tras la desaparición del tono, según el sistema puede disiparse más rápida o lentamente, pero en general, en todos los sistemas de respuesta la duración de los efectos de sensibilización está determinada por la intensidad del estímulo, entre más intenso sea el 133 estímulo mayor será la tendencia a generar una respuesta y una sensibilización más prolongada (Domjan, 2007). La prolongación a corto plazo de la sensibilización, se debe a un canal de Ca2+ mediado por cambios en la adenilato ciclasa que conduce a una mayor producción de cAMP, La potenciación a largo plazo (LTP) también implica la síntesis de proteínas y el crecimiento de las neuronas presinápticas y postsinápticas y sus conexiones (Domjan, 2007). Curso temporal de la habituación: La duración de la habituación, al igual que en la sensibilización, es variable, y existen dos tipos de efecto de habituación: a corto plazo, la cual se disipa rápidamente, y a largo plazo la cual es persistente durante varios días (Domjan, 2007).
9.1.3. Aprendizaje perceptivo. El aprendizaje perceptivo es definido como aquel que permite recordar inmediatamente estímulos anteriormente vivenciados, es decir, a través de él se identifican personas, objetos, situaciones familiares etc., de manera que los seres humanos han desarrollado especialmente la facultad para aprender a identificar rostros y voces. Este tipo de aprendizaje, según estudios, genera cambios neurales en la neocorteza, siendo independiente del lóbulo temporal media (Muñoz & Periañez, 2012), parece tener entonces, lugar en los propios sistemas perceptivos del cerebro particularmente en las regiones corticales, una sugestiva prueba de que las cortezas asociativas contienen memorias perceptivas son las observaciones del neurocirujano canadiense Wilhem Penfield, quien estimuló eléctricamente el cerebro de pacientes en estado consciente cuando iban a ser quirúrgicamente intervenidos para aliviar su epilepsia. Dicha estimulación realizada en lugares concretos de la superficie de la corteza temporal produjo percepciones alucinatorias visuales y auditivas de cierta cualidad y complejidad, es decir, por ejemplo, los pacientes decían estar oyendo una melodía cuando se estimulaba su corteza de asociación auditiva (Morgado, 1998) (Romero, 2007). Por otra parte, los estudios de neuroimagen funcional realizados en primates demuestran que las mismas áreas corticales implicadas en los aspectos discriminativos (corriente ventral o inferotemporal (Ver Figura 32) de la percepción visual almacenan además memorias sobre los características del objeto que es percibido tales como su color y movimiento a las que se accede durante la evocación o recuerdo del mismo (Morgado, 1998) (Romero, 2007). En consecuencia, los monos que presentan lesiones en la corteza inferotemporal tienen dificultades para diferenciar estímulos visuales diferentes, por ejemplo, objetos comestibles o no comestibles. Los pacientes con daño cerebral en áreas equivalentes tienen problemas para nombrar o reconocer ciertas palabras, generalmente verbos o categorías de objetos como por ejemplo, frutas o animales presentados a su vista (Morgado, 1998) (Romero, 2007). 134
Precisamente en la corteza inferotemporal de monos conscientes, algunos investigadores han hallado neuronas que responden selectivamente a imágenes familiares de una o varias caras. Muchas de estas células presentan un cierto grado de plasticidad ya que las exposiciones sucesivas de diferentes caras pueden modificar su respuesta, lo cual parece como si formaran parte de los circuitos implicados en la memoria visual a largo plazo (Morgado, 1998) (Romero, 2007).
Figura 32: Corteza parietal posterior: Área de asociación de la visión. https://www.google.com/imghp?hl=es-419 Fuster y Jarvey realizaron registros de neuronas individuales del cerebro de monos en el curso de una tarea que implica aprendizaje perceptivo visual, dicha tarea es llamada tarea de emparejamiento retardado con la muestra, el entrenamiento fue intenso y prolongado para garantizar un buen aprendizaje y una buena consolidación de la memoria, posteriormente los investigadores realizaron registros en neuronas de la corteza inferotemporal mientras tenían lugar nuevos ensayos del mismo tipo de aprendizaje. De este modo observaron que muchas de esas neuronas respondían al color de la muestra incluso durante el periodo de demora del ensayo, cuando la muestra había sido retirada y el animal la estaba memorizando para poder responder adecuadamente.
Lo anterior evidencia que la corteza inferotemporal tienen neuronas que forman parte de los circuitos implicados en el recuerdo de estímulos visuales conocidos. Por otro lado las lesiones de la corteza temporal superior (corteza de asociación auditiva) en monos originan un grave impedimento de memoria auditiva en tareas de emparejamiento retardado con la muestra, mientras que otras memorias como las visuales no son afectadas. En el caso de los humanos, la mayoría de estas lesiones afectan a la memoria lingüística y originan en muchos casos déficit selectivo para categorías gramaticales de palabras. Por ejemplo, los pacientes pueden 135 tener dificultad para recordar verbos pero no nombres o palabras funcionales tales como artículos o preposiciones. Esto es importante debido a que la corteza auditiva como la visual, podrían albergar memorias de su propia naturaleza y en lo que se refiere a la memoria lingüística, las observaciones clínicas sugieren que el “diccionario cerebral” podría estar organizado por categorías de palabras (Morgado, 1998) (Romero, 2007). Más concretamente, se produce una activación occipitotemporal cuando los estímulos son presentados visualmente e inferotemporal si la presentación es auditiva (Muñoz & Periañez, 2012).
9.1.4. Condicionamiento clásico. Es importante resaltar, que el aprendizaje ha sido considerado desde Aristóteles como un proceso que se logra mediante la asociación y correlación de las ideas; el concepto que desarrollaron sistemáticamente Jhon Locke y los filósofos empiristas británicos, han sido fundamentales en el desarrollo de la psicología contemporánea (Kandel, 2003). De acuerdo a esto, dentro de los procesos de aprendizaje resaltados anteriormente, se realizó la distinción del aprendizaje asociativo del no asociativo según diversos procedimientos experimentales utilizados para establecer las bases del aprendizaje, el no asociativo, el cual se expuso anteriormente y sus paradigmas: habituación y sensibilización (Kandel,2003). Ahora, una forma más estructurada y compleja de aprendizaje y memoria es aquella que requiere el establecimiento de una asociación entre dos estímulos o entre la respuesta emitida ante un estímulo y las consecuencias de dicha respuesta (Muñoz & Preiañez, 2012). Del aprendizaje no asociativo han surgido dos paradigmas experimentales importantes: el condicionamiento clásico y el condicionamiento operante. Por una parte, el condicionamiento operante implica la relación que existe entre un estímulo y la conducta de un organismo, aunque cabe decir, que no todos los aprendizajes asociativos se ajustan bien a estos paradigmas lo cual se explicará en líneas posteriores (Kandel, 2003). Por el otro lado, se habla de condicionamiento clásico, el cual siempre implica una serie de estímulos y respuestas, es decir, es un tipo de aprendizaje asociativo, los sucesos o los objetos se asocian entre sí, un estímulo que no provoca una respuesta se conecta a otro que si la produce. Según Dennis Coon, se puede decir que el aprendizaje tiene lugar cuando un nuevo estímulo también a suscitado o generado respuestas (Coon, 2005). En 1902 E. B. Twitmyer, un joven psicólogo estadounidense, realizó publicaciones de un trabajo realizado sobre reflejos rotulares en el que el sonido de una campana seguía un golpe con un martillo de plomo, causando su movimiento involuntario. Notó entonces, que a pesar de que algunas veces la campana sonaba sin que el martillo golpeara la rodilla, el reflejo seguía produciéndose, respuesta que era totalmente involuntaria. Twitmyer (1902) continuó trabajando en esta línea de investigación y dos años más tarde expuso sus resultados en el 136 congreso de la Asociación Estadounidense de Psicología (Baddeley, Eysenck & Anderson, 2009). De manera contemporánea, Ivan Pavlov, un fisiólogo ruso y a punto de recibir el premio Nobel y quien es ahora la figura más importante del condicionamiento clásico, observó cosas similares a las presentadas por Twitmyer, gracias a que aplico este “principio” al estudio del aprendizaje, e indicó que el aprendizaje consiste en llegar a responder a un estímulo, que en principio no es eficaz para provocar una respuesta, además formuló una hipótesis verificable, demostrando el aprendizaje por asociación, en la cual varió la apariencia, la distribución temporal (“timing”) o la cantidad de los estímulos en los experimentos que realizó, los cuales estaban estrictamente controlados, de manera que se observara con detalle hasta los mínimos cambios en ciertos reflejos simples; a través de esto, Ivan Pavlov estableció un procedimiento con el que pueden obtener deducciones razonables sobre la realización entre los cambios en la conducta (aprendizaje) y el ambiente (Kandel, 2003). El aprendizaje por condicionamiento clásico siempre implica una serie de estímulos y unas respuestas: un estímulo incondicionado (EI), es decir, un estímulo que es capaz de provocar una respuesta determinada en el sujeto por sí solo, una respuesta incondicionada (RI), que es generada espontáneamente, un estímulo condicionado (EC) que es aquel que no provoca por sí mismo ninguna reacción en el individuo y una respuesta condicionada (RC) que se da por el primer estímulo (Coon, 2005). Los experimentos clásicos de Pavlov se basaron en el estudió de la salivación inducida normalmente al colocar carne en la boca de un perro, la campana suena justo antes de que la carne se colocara en la boca del perro y esto se repitió varias veces hasta que el animal comenzaba a salivar cuando se tocaba la campana aunque no se colocara carne en su boca. En este experimento, la carne en la boca era el estímulo no condicionado (EI), es decir, el estímulo que normalmente produce una respuesta innata siendo la salivación la respuesta incondicionada (RI). El estímulo condicionado (EC) fue el sonido de la campana; una vez la EC y el EI se habían relacionado un número significativo de veces, se produjo el estímulo condicionado (EC) que es la salivación (Barrett, Boitano, Barman & Brooks, 2012). De acuerdo a esto, se puede decir que lo esencial del condicionamiento clásico es el emparejamiento de dos estímulos, el estímulo condicionado, como por ejemplo una luz o un sonido, se elige porque produce bien una respuesta no manifiesta o bien una respuesta débil, por lo general no relacionada con la respuesta que es finalmente aprendida. El estímulo incondicionado, puede ser alimento o una descarga eléctrica en una pata a un animal, se elige porque normalmente produce una respuesta manifiesta, fuerte y consistente (la respuesta incondicionada), tal como salivación o retirada de la pata. Las respuestas incondicionadas son innatas: se dan si aprendizaje. Cuando un estímulo incondicionado, el estímulo condicionado comienza a provocar una nueva o diferente respuesta llamada respuesta condicionada. Algunas veces la respuesta condicionada se parece a la respuesta incondicionada pero también las dos pueden ser diferentes (Kandel, Kupferman & Iversen, 2001). 137
El condicionamiento clásico fue entendido entonces, como un medio por el cual un animal aprende a predecir los acontecimientos del ambiente, Pavlov considero el condicionamiento clásico no solo como un medio de estudiar el aprendizaje sino también como un medio de acceder a la mente, más específicamente a los mecanismos que subyacen a los procesos mentales superiores en el encéfalo, enseñando a los animales a responder selectivamente a los estímulos, esperando descubrir cuáles son los aspectos de un estímulo que en el animal es capaz de reconocer y procesar (Kandel, Kupferman & Iversen, 2001). La intensidad de una respuesta condicionada, o la probabilidad de que ocurra, disminuye si el estímulo condicionado se presenta repetidas veces sin el estímulo incondicionado. Este proceso se reconoce como extinción. La extinción es un importante mecanismo adaptativo; no sería adaptativo para un animal continuar respondiendo a señales del ambiente que ya no tienen significado, cabe notar que los datos disponibles indican que la extinción no es lo mismo que el olvido, sino que ésta más bien implica el aprendizaje de algo nuevo, por otro lado, lo que se aprende no es simplemente que el estímulo condicionado ya no precede al estímulo incondicionado, sino que el estímulo condicionado ahora señal a que el estímulo incondicionado no va a darse (Kandel, Kupferman & Iversen, 2001). Anteriormente y por mucho tiempo los psicólogos pensaron que el condicionamiento clásico dependía exclusivamente de la contigüidad temporal, de que el estímulo condicionado precediera al estímulo incondicionado con un intervalo mínimo crítico. Es decir, cada vez que un estímulo condicionado se sigue con un estímulo reforzante o estímulo incondicionado, este fortalece una conexión interna ente el estímulo y la respuesta o entre un estímulo y otro; de manera que al final el vínculo se hace lo suficientemente fuerte para producir el condicionamiento y se consideraba como única variable y determinante de la intensidad del condicionamiento era el número de emparejamientos de los estímulos condicionados e incondicionados (Kandel, Kupferman & Iversen, 2001). . No obstante, la teoría resulto ser inadecuada y actualmente un sólido cuerpo de datos empíricos indica que el aprendizaje no puede explicarse adecuadamente solo por esta simple contigüidad porque depender solo de la contigüidad temporal no sería adaptativo. Una de las explicaciones de la insuficiencia de la contigüidad para dar cuenta del condicionamiento clásico, es conocida como el fenómeno de Leo Kamin, el cual realizó un experimento que constaba de tres partes, en la primera la aparición repetida de una luz que constituiría el estímulo condicionado, con una intensa descarga eléctrica, posteriormente evaluó el condicionamiento para lograr determinar hasta qué punto la luz suprimía la conducta en curso. En la segunda parte del experimento, Kamin presentó la luz al mismo tiempo que un nuevo estímulo condicionado, en este caso un sonido, de modo que la luz-sonido se presentaba como un estímulo condicionado compuesto y se emparejaba repetidamente con la descarga eléctrica. Para la tercera parte del experimento Kamin presentó solo el sonido y encontró que no se había producido condicionamiento alguno o si existía era muy escaso, en cuanto al sonido. Pese a repetidos emparejamientos del estímulo compuesto luz-sonido con el reforzante de la 138 descarga, el sonido por sí mismo no consiguió provocar miedo (Kandel, Kupferman & Iversen, 2001). Estos hallazgos fueron elaborados por Robert Rescorla y Alan Wagner en una teoría del condicionamiento clásico, que destaca la importancia del procesamiento de la información en el condicionamiento clásico. Conforme a esta teoría la cuantía de condicionamiento que resulta, depende del grado en que el estímulo incondicionado es inesperado o sorprendente. Si el estímulo incondicionado (EI) es totalmente nuevo o inesperado o sorprendente. Si el estímulo condicionado (EC), la tasa de aprendizaje es máxima, pero como el EI se va haciendo gradualmente esperado, ya que lo predice EC, la tasa del aprendizaje disminuye hasta que el EI es absolutamente esperado, y la tasa de aprendizaje llega a ser cero: no se produce más aprendizaje. Así en el caso de bloqueo, el componente de sonido del estímulo compuesto de luz-sonido es un EC ineficaz puesto que el otro elemento del estímulo compuesto (la luz) señala, satisfactoria y totalmente, la aparición de EI (Kandel, Kupferman & Iversen, 2001). Esta idea ha sido formalizada en términos matemáticos sencillos por Rescorla y Wagner, y predice varias propiedades del condicionamiento clásico. Cuanto mejor se desarrolla en condicionamiento clásico es, si además de la contigüidad de estímulos, hay también una contingencia real entre los estímulos condicionado e incondicionado. Si a un animal se le presenta una secuencia aleatoria de estímulos condicionados e incondicionados, ocurrirán solo por casualidad algunos emparejamientos EC- EI provechosos. Sin embargo, no se desarrolla una respuesta condicional al EC. Estos estudios demuestran que el animal no está precisamente contando el número de emparejamientos EC- EI. Antes bien, el animal determina la correlación global o las relaciones de predicción entre el EC y el EI. Estas consideraciones sugieren porque los animales y los humanos adquieren tan rápidamente el condicionamiento clásico. Es probable que el condicionamiento clásico y quizás todas las formas de aprendizaje asociativo, hayan evolucionado para hacer a los animales capaces de distinguir los acontecimientos que con seguridad y predeciblemente ocurren juntos, de aquellos que solo están asociados por casualidad. En otras palabras, el encéfalo parece haber evolucionado para detectar relaciones causales en el ambiente, como las que se manifiesten en los acontecimientos correlacionados o asociados (Kandel, Kupferman & Iversen, 2001). Todos los animales que manifiestan condicionamiento asociativo, desde los moluscos hasta los humanos, parecen aprender detectando las contingencias del ambiente antes que detectando la mera contigüidad de un EC y un EI (Kandel, Kupferman & Iversen, 2001). Al igual que en el aprendizaje no asociativo, los moluscos fueron fundamentales en el estudio del aprendizaje asociativo, aunque tardo más tiempo en desarrollarse esta técnica, en la actualidad se han descrito varios protocolos, el más robusto consiste en la aplicación de un estímulo leve en la branquia como estímulo condicionado (EC) que produce una pequeña 139 retracción en la misma emparejado a una fuerte descarga eléctrica en la cola como estímulo no condicionado (ENC) que produce una fuerte retracción de la branquia como respuesta no condicionada. (RNC) el resultado es una intensificación en el reflejo de retracción, como respuesta a la estimulación leve (EL) que pasa a producir una fuerte retracción del tipo de la RNC (Sánchez, 1998). Hay que notar que este tipo de modificación del comportamiento no implica la aparición de una respuesta nueva al EC, sino una modulación en la magnitud de la respuesta preexistente, constituyendo lo que se denomina condicionamiento alfa. A través de una secuencia de estudios, en correlación con los anteriores tipos de aprendizaje y memoria, se ha llegado a la conclusión de que el mecanismo neuronal de base se asemeja bastante al de la sensibilización, debido a que consiste en una facilitación heterosináptica mediada por la modificación duradera de la presinápsis liberadora de serotonina. Sin embargo, la explicación dada para la sensibilización es muy insuficiente para el presente caso (Sánchez, 1998). . Esto deriva de que considerar esta modificación del comportamiento como asociativa implica reconocer que dos vías transportadoras de información han tenido un nivel suficiente de coincidencia temporal como para producir una asociación, por lo tanto, conviene recordar que en la sensibilización se producía, por el contrario, con la presentación de un único estímulo de forma repetitiva. Este punto conlleva que en el caso del aprendizaje asociativo debe haber algún tipo de interacción entre los sistemas subcelulares en las neuronas implicadas en las dos vías, de manea que su activación emparejada en el tiempo produce unos efectos que no tienen lugar cuando la activación se produce de forma no emparejada. Este aspecto no está bien claro en este modelo. Parece que los mecanismos de ese aprendizaje asociativo son compartidos, al menos en parte con los de sensibilización (serotonina, AMPc, canales s). Además, se ha podido constatar que --la acción de la serotonina sobre los niveles de AMPc es distinta si se aplica sola que si su aplicación es precedida por un tren de potenciales de acción. Este experimento evoca lo que “debe suceder” en el caso del aprendizaje. Pero no están bien caracterizados los mecanismos celulares implicados. Se ha sugerido que unas situación como la descrita implicaría un incremento en los niveles de calcio intracelular (consecuencia del tren de potenciales de acción) permitiendo un efecto potenciado en la subsecuente aplicación del neurotransmisor (Sánchez, 1998).
9.1.5. Condicionamiento instrumental. El condicionamiento instrumental, también conocido como condicionamiento operante es una forma de aprendizaje que implica la asociación entre una conducta y un refuerzo. Un refuerzo es entendido como un estímulo generalmente agradable o placentero que aumenta la probabilidad de ocurrencia de la conducta que le sigue, hará que un estímulo determinado aparezca o desaparezca (Muñoz & Periañez, 2012). En el condicionamiento instrumental el sujeto aprende que en una situación particular una determinada conducta tendrá consecuencias positivas, es decir, en este aprendizaje se asocia 140 entre una acción y sus consecuencias, y no entre dos estímulos como en el caso del condicionamiento clásico anteriormente visto. El Psicólogo americano Thorndike fue el primer investigador que centró sus estudios en el condicionamiento instrumental, para lo cual empleó las denominadas “cajas problema” las cuales fueron ideadas por él mismo (Muñoz & Periañez, 2012). Los animales hambrientos que introducía en estas cajas podían escapar de ellas y acceder a la comida realizando una acción determinada. Al principio los animales no sabían cómo podían escapar, tras varias repeticiones del ejercicio el tiempo que tardaban en escapar de la caja era menor, lo que indicaba que los animales habían aprendido cuales eran las conductas que debían realizar para conseguir la comida. Para que el animal pudiera aprender cuales eran las acciones más eficaces era necesario que realizaran diferentes conductas para comprobar cuál de ellas les permitía resolver el problema (Muñoz & Periañez, 2012). Estos estudios Throndike fue pionero en proponerlo como una teoría científica la cual denominó La ley del efecto. Otro de los representantes máximos del condicionamiento instrumental es el Psicólogo Americano B.F. Skinner, quien llevó sus investigaciones fundamentalmente con palomas y ratas hambrientas a las que introdujo en la llamada caja de Skinner. Dicha caja consiste en que la rata hambrienta presiona una palanca dispuesta en el interior de una jaula, lo cual es una respuesta instrumental, al hacer presión en la palanca se obtienen bolas de comida la cual actúa como un reforzador, lo cual hace posible la modificación de la conducta (Morgado, 1998). Al igual que el condicionamiento clásico, en el instrumental se requiere contingencia entre la conducta y el refuerzo, y la asociación entre ellos suele producirse gradualmente, con los sucesivos ensayos, asimismo la retirada del estímulo origina una disminución progresiva y la desaparición o extinción de la conducta instrumental aprendida. Es decir, si la rata no obtiene comida, dejará de oprimir la palanca. Los estímulos reforzantes son necesarios para el establecimiento del condicionamiento instrumental, por lo cual, podría asociarse que los mecanismos neuronales del refuerzo están activos en este tipo de condicionamiento (Morgado, 1998). En la actualidad es sabido que técnicas como la estimulación eléctrica intracraneal como los estímulos reforzantes naturales, capaces de generar condicionamiento instrumental, activan el llamado sistema dopaminérgico, liberando dopamina del núcleo accumbens septi21, De esta liberación parece depender el efecto placentero de la autoestimulación eléctrica intracraneal y de los estímulos reforzantes (Morgado, 1998).
21 Accumbens septi: Núcleo Accumbens, es un grupo de neuronas del encéfalo, ubicadas donde el núcleo caudado y la porción anterior del putamen confluyen lateralmente con respecto al septum pellucidum. A este núcleo se atribuye una función importante en el placer incluyendo la risa y la recompensa, así como el miedo, la agresión, la adicción y el efecto placebo por lo que se encuentra implicado en el circuito de premio-recompensa. 141
Las neuronas del núcleo accumbens están comunicadas directa o indirectamente a importantes regiones motoras del encéfalo, como los núcleos mesencefálicos y la corteza prefrontal, las lesiones en estas regiones pueden impedir el condicionamiento instrumental de respuestas complejas. Por otro lado, mediante técnicas de neuroimagen se ha podido observar que esas mismas funciones cerebrales incrementan su actividad en situaciones de aprendizaje instrumental humanos y que los pacientes con enfermedades que afectan los ganglios basales como los de Remington y Parkinson, tiene serias dificultades para adquirir aprendizajes implícitos, sobre si requieren la generación de programas motores (Morgado, 1998) Larry Squarie y sus colaboradores observaron que los pacientes de Parkinson que como es sabido, presentan un déficit dopaminérgico en las neuronas que inervan los núcleos caudado y putamen (el neoestriado), tienen también importantes impedimentos para la adquisición de aprendizaje de clasificación probabilística, un tipo especial de tarea no motora con características muy similares a los hábitos conductuales cuya adquisición es impedida por las lesiones del estriado en ratas, dicha a tarea consiste en predecir uno de los dos estados del tiempo posibles (sol o lluvia), en base a una combinación de varias cartas que se presentan al sujeto en la pantalla de un ordenador, una determinada combinación es asociada a uno de los estados temporales solo un porcentaje de las veces que aparece, por lo que su reconocimiento depende más de la práctica repetida de la prueba que de la memoria consciente que el sujeto tiene sobre un único ensayo (Sánchez, 1998) Las respuestas correctas son reforzadas con tonos agudos e iconos pertinentes (sol o lluvia) que aparecen inmediatamente en la pantalla del ordenador. Aunque los enfermos de Parkinson tienen muchas dificultades para adquirir esta tarea, presentan, no obstante una buena memoria consciente para todos los aspectos involucrados en ella (cartas, combinaciones de las mismas instrucciones y procedimientos) su déficit por tanto no parece afectar la memoria explícita y resulta específico para el aprendizaje gradual de asociaciones motoras o cognitivas, de carácter implícito. Parece relacionarse también con alteraciones funcionales del neoestriado, pues los pacientes amnésicos con alteraciones del hipocampo y/o del lóbulo temporal medial aprenden normalmente este tipo de tarea (Sánchez, 1998)
Ganglios basales, corteza prefrontal y neocorteza en general parecen, pues regiones donde podrían tener lugar la confluencia de la actividad neural procedente de los sistemas perceptivos y de la actividad neural relacionada con las respuestas motoras correspondientes al condicionamiento instrumental. Es decir, esas regiones cerebrales podrían albergar algún tipo de plasticidad neural susceptible de ser potenciada por influencias directas o indirectas del núcleo accumbens, o de otras regiones del cerebro que también se activan cuando están presentes estímulos reforzantes (Sánchez, 1998). Dichas influencias podrían incluso ser efectivas de manera no contingente y afectar a la consolidación de la memoria. El laboratorio de la Universidad Autónoma de Barcelona ha demostrado que la activación del sustrato neural del refuerzo tras cada sesión de aprendizaje, es una manera consiente de incrementar la memoria del condicionamiento instrumental en la 142 rata. En concreto, se ha observado que en evitación activa la autoestimulación eléctrica intracraneal post-entrenamiento puede acelerar la consolidación de la memoria y hacer que los animales que aprenden menos se igualen en memoria a los que aprenden más (Sánchez, 1998). Por último, los condicionamientos clásicos e instrumental no son formas de aprendizaje radicalmente diferentes, es decir, en el condicionamiento clásico el estímulo condicionado produce una respuesta en el organismo, una especie de respuesta automática, mientras que en el condicionamiento instrumental el individuo emite una respuesta para obtener un refuerzo lo que puede considerarse una conducta voluntaria. Aunque existe esta diferencia, muchos investigadores creen que el proceso o mecanismo básico que subyace a ambos tipos de condicionamiento podría ser el mismo. En realidad son muchas más las similitudes que las diferencias entre ellos (Morgado, 1998) Ambos paradigmas implican un proceso de aprendizaje asociativo de circunstancias ambientales, en los dos casos esta asociación debe ser contingente y además el tiempo entre los estímulos y las respuestas asociadas tiene que ser muy breve para que se produzca el condicionamiento. Similar resulta también en ambos casos el proceso gradual de adquisición y extinción de la respuesta aprendida, por tanto, no es de extrañar, pues, que en el futuro se determinen mecanismos neurales comunes a ambos tipos de condicionamiento. Para ampliar el concepto de este tipo del aprendizaje instrumental, se debe saber que este tiene en cuenta diferentes conceptos cognitivos que se relacionan directamente con la eficacia del aprendizaje, tales como los fenómenos básicos del condicionamiento instrumental, contigüidad y contingencia y los procedimientos que lo constituyen (Muñoz & Periañez, 2012). En cuanto a los fenómenos básicos del condicionamiento instrumental (Adquisición), se puede decir que comprende el proceso mediante el cual se aprende que una acción determinada (respuesta instrumental) y por ende producirá unas consecuencias concretas (aparición o desaparición del reforzador) (Muñoz & Periañez, 2012).
La extinción es comprendida como la ausencia del reforzador esperado tras la ejecución de una determinada conducta, lo cual provoca la extinción de la respuesta instrumental. Este proceso será más o menos rápido, entre otras cosas, según el programa de reforzamiento empleado; además de hacer disminuir o desaparecer la extinción puede tener otros efectos, como el aumento de la variabilidad de la conducta, es decir, realizar diferentes variaciones de la conducta que también era efectiva para la consecución del reforzador o a aparición de la frustración e incluso la aparición de conductas agresiva (Muñoz & Periañez, 2012). En cuanto a la generalización y la discriminación, esta puede producirse considerando dos estímulos o situaciones diferentes como si fueran iguales, por lo tanto, se reaccionará emitiendo la misma respuesta (generalización) o respondiendo de forma diferente a dos estímulos (discriminación). La contigüidad y contingencia son por su parte, principios en el condicionamiento operante determinantes para explicar porque dos sucesos alejados quedan 143 asociados. Al Igual que en el condicionamiento clásico, la contigüidad temporal entre la realización de una conducta y la presencia de un reforzador no es una condición suficiente, ni necesaria, para que se produzca aprendizaje, por el contrario, se hace necesaria una relación causal entre ambos sucesos, por lo tanto, lo realmente importante en la adquisición del condicionamiento instrumental es la relación de contingencia (Muñoz & Periañez, 2012). Este hecho queda latente aun en las situaciones en las que existe un lapso de tiempo entre la conducta y la recompensa, es decir, aunque tras realizar una acción determinada no sea proporcionada la recompensa de manera inmediata, sino que ésta se demore en el tiempo el cerebro es capaz de aprender la relación entre la conducta y el reforzador. Es habitual que en los tiempos prolongados el condicionamiento sea más difícil de conseguir, por lo cual es mejor que durante los primeros ensayos los lapsos de tiempo sean lo más breve posibles (Muñoz & Periañez, 2012).
9.1.5.1 Procedimientos de condicionamiento instrumental En el condicionamiento instrumental el sujeto realiza una respuesta y así mismo se produce una consecuencia, de manera que el procedimiento básico de este tipo de condicionamiento es la aparición de un reforzador, bien sea un estímulo apetitivo o agradable o un estímulo aversivo o consecuencia negativa, tras la ejecución de una respuesta determinada dada por el sujeto (Muñoz & Periañez, 2012). La respuesta instrumental puede proporcionar el estímulo, entonces se dice que hay un efecto de contingencia positiva entre la respuesta y su estímulo consecuente, de forma alternativa, la respuesta instrumental puede retirar o eliminar un estímulo, en este caso se dice que existe un efecto de contingencia negativa entre la respuesta y su consecuencia. El resultado de un procedimiento de condicionamiento en aumento o disminución en la tasa de respuesta depende tanto de la contingencia respuesta-consecuencia como de la naturaleza de la consecuencia. La tabla 8, describe los procedimientos principales del condicionamiento instrumental, los cuales difieren en el tipo de estímulo (apetitivo o aversivo) es controlado por la respuesta instrumental y si la respuesta produce o elimina el estímulo (Muñoz & Periañez, 2012).
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Tabla 8 Procedimientos principales del condicionamiento instrumental.
Nombre del Contingencia Resultado Procedimiento Respuesta-Consecuencia Reforzamiento positivo Positivo: la respuesta Reforzamiento o produce un estímulo incremento en la tasa de apetitivo respuesta. Castigo (castigo positivo) Positivo: la respuesta Supresión o disminución en produce un estímulo la tasa de respuesta. aversivo Reforzamiento negativo Negativo la respuesta Reforzamiento o (escape o evitación) elimina o previene la incremento en la tasa de ocurrencia de un estímulo respuesta. aversivo Entrenamiento de omisión Negativo: la respuesta Supresión o disminución en (RDO) elimina o previene la la tasa de respuesta. ocurrencia de un estímulo apetitivo Nota: Tomado de Muñoz & Periañez, 2012 Capítulo 5 Condicionamiento instrumental Fundamentos pág 134. Reforzamiento positivo: es un procedimiento en que la respuesta instrumental produce un estímulo apetitivo, es entonces cuando la contingencia entre una respuesta instrumental y un estímulo apetitivo tiene un carácter positivo, por tanto, la respuesta hace que el estímulo apetitivo aparezca y la ausencia de respuesta provoca que no aparezca. Este tipo de reforzamiento hace que la probabilidad o tasa de la aparición de la conducta aumente (Muñoz & Periañez, 2012) Respuesta → Estímulo apetitivo No respuesta → No estímulo apetitivo. La felicitación de un docente a un estudiante cuando este realiza bien su trabajo o la recompensa de un padre a su hija después de que está a recogido sus juguetes, son ejemplos del reforzamiento positivo. Castigo positivo o simplemente castigo: en este procedimiento, la respuesta instrumental produce o aproxima un estímulo aversivo, el castigo hace entonces que la probabilidad de la conducta disminuya e incluso desaparezca, la relación de contingencia entre la respuesta instrumental y el estímulo consecuente en este caso también es positiva pero ante la presencia de la conducta aparece el estímulo aversivo y ante su ausencia el estímulo indeseado no aparece (Muñoz & Periañez, 2012). Respuesta → Estímulo aversivo. 145
No Respuesta → No estímulo aversivo. Reforzamiento negativo: la relación de contingencia entre la conducta instrumental y el estímulo es negativa, debido a que la aparición de una respuesta determinada hace que un estímulo aversivo desaparezca. Dentro del reforzamiento negativo se puede diferenciar entre procedimiento de escape y procedimiento de evitación, en el primero, la ejecución de una respuesta hace que el estímulo aversivo desaparezca (el estímulo está presente y la respuesta hace que deje de estarlo), mientras que en el segundo, la respuesta evita la aparición del estímulo aversivo (el estímulo aversivo no llega nunca a estar presente) (Muñoz & Periañez, 2012). Escape Respuesta → Desaparición de estímulo aversivo No Respuesta → Mantenimiento de estímulo aversivo. Ejemplo, se puede escapar del sonido molesto de una radio apagándola, en el laboratorio una rata puede ser expuesta a un ruido alto y continúo al principio de un ensayo, saltando sobre una barrera o presionando una palanca, la rata puede escapar del ruido, en estos casos la presencia de un estímulo aversivo establece la ocasión para la ocurrencia de la respuesta instrumental, la cual es reforzada por la terminación o extinción del estímulo aversivo (Muñoz & Periañez, 2012). Evitación Respuesta → No aparición de estímulo aversivo No Respuesta → Aparición del estímulo aversivo Las personas del común realiza diversas acciones para prevenir la ocurrencia de algo malo, por ejemplo, los estudiantes repasan antes de un examen para evitar recibir una mala calificación, los trabajadores de una fábrica evitan un accidente si responden a una alarma de incendio etc. Castigo negativo o entrenamiento de omisión: en este caso existe una relación de contingencia negativa entre una conducta y un estímulo apetitivo, la respuesta instrumental previene la presentación de un estímulo apetitivo o placentero, de manera que si se produce la conducta, se retira un estímulo agradable. Como en el caso del castigo positivo, el entrenamiento de omisión hace que la probabilidad de la respuesta disminuya (Muñoz & Periañez, 2012). Respuesta → Retirada de estímulo apetitivo No Respuesta → Mantenimiento de estímulo apetitivo 146
Se utiliza un entrenamiento de omisión cuando se le dice a un niño que se retire a su habitación después de haber hecho algo malo, lo cual no es un estímulo aversivo, por el contrario, el padre lo que hace es retirar fuentes de reforzamiento positivo tales como jugar con otros niños o ver televisión. Los procedimientos de entrenamiento de omisión se denominan en ocasiones reforzamiento diferencial de otras conductas (RDO) donde el individuo recibe un estímulo apetitivo periódicamente a condición de que se dedique a realizar otra conducta diferente de la respuesta especificada por el procedimiento, por tanto este tipo de entrenamiento implica el reforzamiento de otras conductas (Muñoz & Periañez, 2012). Tanto en el castigo positivo como en el negativo, existen factores que hacen que aumente la eficacia del condicionamiento, como los son la intensidad alta del estímulo, la contigüidad temporal respuesta-estímulo, la existencia de alternativas o un programa de castigo continuo; también se tienen en cuenta los posibles efectos que puedan aparecer con la aplicación del castigo, entre los que se encuentran la aparición de determinadas reacciones emocionales y conductuales diferentes a las que castiga, en general, se considera que el castigo no es una buena opción para eliminar una conducta indeseable, especialmente si hay técnicas basadas en la estimulación apetitiva que permiten obtener los mismos resultados (Muñoz & Periañez, 2012). Es importante resaltar que el concepto de los términos positivo y negativo no hacen referencia a valoraciones sino al tipo de contingencia existente entre una respuesta dada y el estímulo asociado a ella, además que todo reforzamiento hará que la probabilidad de la conducta aumente, mientras que el castigo producirá una disminución de la respuesta. Ver tabla 9 (Muñoz & Periañez, 2012).
Tabla 9 Correlación respuesta instrumental – consecuencia.
Consecuencia Apetitiva Aversiva Correlación Positiva Reforzamiento Castigo Positivo Respuesta- Positivo Consecuencia Negativa Castigo negativo o Reforzamiento entrenamiento de negativo: omisión Evitación / escape Nota: Tomado de Muñoz & Periañez, 2012 Capítulo 5 Condicionamiento instrumental Fundamentos. En cuanto a las estructuras cerebrales que sustentan el condicionamiento instrumental, se encuentra el cuerpo estriado que es una de los más importantes; la asociación entre la conducta y sus consecuencias junto con el establecimiento de la relación causal entre ambas, depende de la actividad del estriado dorsomedial, incluyendo el núcleo caudado y el putamen, además de estas estructuras también están implicados los circuitos córtico-estriado-tálamo- corticales, dentro de los cuales la corteza prefrontal juega un papel fundamental, esta 147 implicación prefrontal es obvia en cuanto a que es precisamente la corteza prefrontal la que orienta y dirige la conducta hacia un objetivo, en el caso del condicionamiento instrumental, la función de la corteza facilita la automatización de las acciones en función de las consecuencias que ya se han vivido antes, de modo que cuando el individuo se encuentre en una situación similar no se agotan los recursos razonando como se debería actuar, sino que ya existe una respuesta automática (Muñoz, Adrover, Miranda % Periañez, 2012).
9.1.6. Aprendizaje Motor Las conductas motoras que poseen los organismos han sido aprendidas durante su vida, como en los animales superiores, aunque se conservan algunos patrones de conducta motora innata. La mayor parte de las actividades humanas son motoras, tales como caminar, comer, conducir, nadar, escribir e incluso hablar o gesticular, etc., (Morgado, 1998). Las conductas motoras son adquiridas y perfeccionadas a través de la práctica. Cuando se comienza la adquisición de una conducta motora, los movimientos suelen ser voluntarios, conscientes y torpes, pero la práctica permite que estas estas conductas terminen siendo automáticas, inconscientes y precisas. El aprendizaje motor constituye una gran parte del aprendizaje asociativo entre estímulos y respuestas, es decir, gran parte de las conductas motoras simples tales como correr al oír el sonido de una alarma, son adquiridas por condicionamiento clásico o instrumental y muchas de las conductas motoras complejas, tales como vestirse, nadar o aprender a conducir, se consolidan mediante la combinación de ambas formas de aprendizaje asociativo involucrando la memoria explícita (Morgado, 1998).
Para ejecutar un acto motor, se debe elaborar un programa motor, de lo cual se encarga el córtex, a partir de la información que le proporcionan las diferentes áreas asociativas y corticales. Las áreas cerebrales implicadas en el aprendizaje y la memoria procedimental más relevantes son las conexiones cortico-estrio-corticales y cortico-cerebelo-corticales. Los ganglios basales están conformados por diferentes elementos, de los cuales el núcleo caudado y el putamen forman el estriado, el cual es una estructura cerebral clave para el aprendizaje motor, debido a que recibe aferencias de la corteza frontal y parietal y posee aferencias en los núcleos del tálamo y en las áreas corticales implicadas en el movimiento, también el cerebelo juega un papel fundamental para el aprendizaje motor, es una estructura que está situada en la fosa posterior del cráneo, desempeña un papel crítico en el aprendizaje y la ejecución de hábitos motores y su función principal es la coordinación del movimiento y el aprendizaje motor. Dichas estructuras son consideradas los centros moduladores del control motor, es decir, se encargan de controlar y modular la actividad motora que se inicia en la corteza, facilitando los movimientos voluntarios desde su planificación hasta su terminación, pasando por la ejecución y coordinación (Muñoz et al., 2012). Por otra parte, el aprendizaje motor implica unos cambios en los circuitos neurales que controlan formas particulares de conducta, es decir, un gran número de regiones del sistema nervioso central de los mamíferos se relaciona con el movimiento. Estas regiones podrían 148 contener sistemas plásticos implicados en el aprendizaje y la memoria de carácter motor. En conclusión los estudios revelan que las acciones voluntarias complejas están representadas en la corteza cerebral y las acciones más automáticas y simples lo están en las estructuras subcorticales, el cerebelo, el tronco del encéfalo y la médula (Morgado, 1998). En cuanto a los cambios neurales implicados en el aprendizaje motor se modifiquen a medida que la conducta deja de ser voluntaria y va adquiriendo un carácter automático e implícito. De este modo, muchas memorias motoras podrían elaborarse inicialmente en la corteza y relegarse o migrar posteriormente a estructuras subcorticales. La corteza, parece entonces, albergar fundamentalmente programas y representaciones motoras novedosas, amplias y flexibles, capaces de guiar con versatilidad los movimientos necesarios para alcanzar un objetivo. Por el contrario, las estructuras subcorticales parecen albergar los programas y representaciones más ensayados, hábitos motores bien aprendidos y mucho más rígidamente ejecutables (Morgado, 1998). Es decir, el proceso de automatización progresiva va ligado a una disminución en la participación de áreas corticales, especialmente prefontales, dando paso a un mayor control subcortical de los procedimientos. Por ejemplo, cuando un sujeto está aprendiendo a conducir, la corteza prefrontal evalúa constantemente la ejecución de los movimientos para ir adaptándolos y mejorándolos en función de los errores detectados, según se va consolidando nuestro aprendizaje, esta área cerebral irá disminuyendo su activación dejando que el cerebelo y los ganglios basales tomen un papel más activo, sin tanta supervisión cortical (Muñoz et al., 2012). Estudios a las lesiones en áreas motoras corticales en monos y humanos confirman estas hipótesis, los sujetos lesionados pierden capacidad para realizar movimientos voluntarios intencionales, pero conservan su capacidad para realizar movimientos automáticos bien definidos. En este orden de ideas, has sido muy interesante la observación mediante tomografía de emisión positrones (PET) de las zonas del cerebro humano, que son activadas durante la adquisición de una habilidad motora. Ocurre entonces que por la práctica, la actividad subcortical (cerebelo y núcleo estriados) aumenta a medida que la actividad cortical disminuye (Morgado, 1998). También, técnicas de neuroimagen funcional ponen de manifiesto modificaciones de la actividad del cerebelo durante el aprendizaje de destrezas motoras tales como tareas de dibujo, aprendizaje de secuencias motoras etc., es decir, que estos circuitos comprendidos por los ganglios basales y el circuito cerebeloso, subyacen tanto en el aprendizaje como en el recuerdo de las destrezas motoras, aunque no tienen la misma implicación durante el proceso de adquisición y mejora de una nueva destreza (Muñoz, et al., Periañez, 2012) Por otro lado, un programa motor completo incluye diversos movimientos que deben realizarse en una secuencia de tiempo determinada, es decir, en dicho programa se establece una secuencia y una temporalidad precisa. Joaquín Fuster y sus colaboradores propusieron 149 como lugar para la memoria motora, la corteza prefrontal, cuyas lesiones en humanos alteran la planificación de la acción e iniciación espontánea de nuevas secuencias de habla o conducta motora. Estudios en monos con las lesiones en estas áreas, han revelado que se altera el aprendizaje de tareas como las de emparejamiento retardado con las muestras previamente mencionadas, que tiene una clara dimensión temporal (Morgado, 1998). De acuerdo a lo anterior, la conducta motora puede implicar una continua y reciproca interacción entre representaciones de conducta automática y voluntaria, o entre patrones innatos y adquiridos, especialmente en humanos, es decir, los hábitos o los programas motores instintivos pueden ser modificados por las estrategias y planes cognitivos de los individuos, lo que no ocurre en especies inferiores. Las memorias o representaciones de la conducta motora pueden entonces contener elementos de representación de diferentes niveles y estar, por tanto, muy distribuidas en el sistema nervioso central (Morgado, 1998).
Sin embargo, el estudio de conductas motoras simples, ha permitido una determinación precisa de posibles regiones cerebrales críticamente involucradas en este tipo de aprendizaje. Es entonces el caso del condicionamiento del reflejo palpebra en el gato o el conejo, en dicho condicionamiento, un tono auditivo es asociado a un soplo de aire en la córnea, capaz de provocar la respuesta incondicionada de cierre del párpado tras varios entrenamientos, el tono (estímulo incondicionado) produce por sí mismo la respuesta de palpebral (respuesta condicionada) (Morgado, 1998). En experimentos con gatos, Agnés Gruart y José M. Delgado, de la Universidad de Sevilla, han observado que las neuronas de los núcleos profundos del cerebelo que se proyectan en el núcleo rojo y tienen latencias de respuesta demasiado grandes como para ser las responsables del inicio de la respuesta condicionada. A través de sus resultados experimentales, sugieren que el cerebelo influye sobre la respuesta de cierre del párpado mediante una acción dispersa sobre muchos lugares troncoencefálicos, y no exclusivamente a través del núcleo rojo. Según estos investigadores, los mejores candidatos para contener los cambios neurales involucrados en la adquisición de la respuesta condicionada son las neuronas del tronco del encéfalo, involucradas en los circuitos que producen la respuesta palpebral refleja ante la presentación de estímulos de diferentes modalidades sensoriales (Morgado, 1998). 9.2. MEMORIA EXPLÍCITA
9.2.1. Memoria y Aprendizaje Explícito
La memoria explícita se entiende como los recuerdos deliberados y conscientes que poseen los seres humanos sobre su conocimiento del mundo, experiencias personales, etc. Es entonces la memoria equivalente al llamado aprendizaje relacional, una forma evolucionada de aprendizaje que permite adquirir información sobre gente, lugares, cosas y diversas circunstancias complejas, utilizando todas las modalidades sensoriales. A partir de esta memoria se sabe, por ejemplo, quien fue Ramón y Cajal, que es un eritrocito o cuando hay que 150 hacer declaraciones de renta, el lugar de residencia de un amigo (memoria semántica) etc., (Morgado, 1998). Esta memoria también permite recordar las jugadas del gol en un partido o lo que se ha realizado durante todo el día (memoria episódica). Es, en definitiva, el aprendizaje y memoria sobre acontecimientos, hechos e información general. Y como se mencionó en líneas anteriores, esta memoria también puede ser denominada declarativa y/o relacional (Morgado, 1998). En cuanto a la dependencia entre la memoria implícita y explicita, no son siempre dependientes una de la otra. Sin en cambio, en los organismos superiores se observa una considerable influencia mutua, los recuerdos o conductas inconscientes (implícitas) pueden ser modulados y modificados por la memoria consciente (explícita) en recuerdos explícitos para acabar convirtiéndose con la practica repetida de su contenido, en conducta o memoria implícita. Por ejemplo, cuando se aprende a escribir en un computador o a nadar, conducir, etc., la conducta es consiente y explícita, pero como ya se explicó anteriormente, la práctica automatiza y convierte la conducta en una rutina inconsciente. Incluso existen tareas lo suficientemente complejas que pueden aprenderse tanto de forma implícita como de forma explícita, pero cada una de ellas requiere regiones cerebrales diferente y a su vez, origina memorias con propiedades diferentes (Morgado, 1998). En cuanto a la memoria explicita, esta es derivada del aprendizaje de gran cantidad de información de muy diversa índole, la cual es adquirida de manera muy rápida, incluso a partir de una única experiencia, y es aún más marcada si tiene una alta carga emocional, o de forma gradual. La representación de la información de la memoria explícita es abstracta y posee un alto grado de flexibilidad, por lo que puede expresarse en situaciones y maneras diferentes a como fue aprendida. Desde que el investigador Tulving estableció por primera vez la distinción entre memoria episódica y memoria semántica, hace aproximadamente cuatro décadas, la evidencia experimental de la existencia de estos dos tipos de memoria explicita ha aumentado considerablemente (Muñoz et al., 2012). De acuerdo a esto, se entiende el aprendizaje relacional como una forma evolucionada de adaptación al medio que se basa en evaluaciones, comparaciones e inferencias conscientes entre las diferentes zonas de procesamiento cerebral de combinación, especialmente entre la neocorteza y el denominado lóbulo temporal medial, este último constituye la formación hipocampal (hipocampo propiamente dicho, circunvolución dentada, subículo y corteza entorrinal) y las cortezas parahipocampal entorrinal adyacentes (Morgado, 1998). En los humanos el aprendizaje relacional da lugar a la memoria explicita o declarativa, dicha memoria es creada y consciente cuyas características precisas han sido puestas de manifiesto a partir del análisis de los déficit que presentan los pacientes que han sufrido daño cerebrales, en cuanto a los animales, el aprendizaje relacional origina un tipo de memoria similar, que 151 claramente no puede ser declarada, y que tenemos que denominar memoria relacional (Morgado, 1998). Las terminologías memoria explícita, memoria declarativa y memoria relacional vienen a resultar equivalentes, también se debe resaltar una categoría especial de memoria explícita a corto plazo llamada memoria de trabajo, la cual está implicada en el razonamiento y otras actividades cognitivas. A diferencia de la memoria implícita, que se adquiere de una forma gradual con la práctica, la memoria explícita puede establecerse en un único suceso o experiencia, sobre todo, al igual que en ciertos aprendizajes implícitos cuando su contenido tiene carácter fuertemente emocional (Morgado, 1998). La memoria explícita puede dividirse en dos categorías: “semántica” y “episódica”, a lo largo de los años sesenta del siglo pasado los psicólogos a estudiar la manera en que se almacenan la información semántica los seres humanos. En un congreso organizado para tratar sobre los estudios recientes de la memoria explícita, el psicólogo Canadiense Endel Tulving (1972) propuso una distinción que se adoptó inmediatamente y que ha sido muy utilizada a partir de entonces entre la memoria semántica y la memoria episódica (Morgado, 1998). La memoria semántica comprende el conocimiento sobre el mundo, el cuál va más allá del significado de las palabras, es decir, se extiende a atributos sensoriales como el color de un limón o el sabor de una manzana, también incluye el conocimiento general sobre el funcionamiento de la sociedad, esta memoria, tiene naturaleza general, a pesar de que en algunas ocasiones pueda adquirirse de forma específica, por ejemplo, si a una persona le comunican la muerte de un antiguo conocido, dicha información será integrada al conocimiento general sobre esa persona, es decir, se agrega a la memoria semántica, a pesar de que se puede olvidar el momento o el lugar donde se adquirió esta información. Si con el tiempo, la persona recuerda dónde y cuándo le comunicaron la triste noticia, este sería un ejemplo de memoria episódica, la cual subyace a la capacidad de recordar eventos o episodios específicos. En conclusión, un evento determinado puede estar representado en ambos tipos de memoria (Morgado, 1998). El mismo Tulving (2002) limita el uso del término: memoria episódica, a situaciones en las que se reviven algunos aspectos del episodio original, por ejemplo, al recuperar la sensación de sorpresa al darte cuenta de que tu interlocutor conocía a tu viejo amigo. Tulving denomina a esta capacidad << viaje mental en el tiempo>> y le concede una gran importancia, debido a que permite recopilar y revivir eventos específicos y utilizar esa información para planear acciones futuras. Es precisamente esta capacidad de adquirir y recuperar recuerdos sobre episodios específicos de nuestra vida la que tiende a perderse en pacientes amnésicos (Morgado, 1998).
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Tabla 10 Clasificación de los sistemas de memoria según Endel Tulving
Memoria Adquisición Representación Expresión Nivel de conciencia Programas de Sin nivel de acción futura conciencia Ensayo aumenta la Moderadamente Determinado Procedimental continuo probabilidad de inflexible por el modelado una respuesta Hábitos y aprendizaje especifica frente a destrezas estímulo- estímulos respuesta concretos Con conciencia, autobiográfico Percepción Acontecimientos, Flexible, identidad en Episódica directa, descriptivo recolectiva, tiempo experiencia relacional recuerdos accesos subjetivo: más lento. pasado, presente y futuro. Flexible, Reestructurac Descripción de expresable de Con conciencia Semántica ión, hechos, conceptos, diferentes formas noción del comprensión. datos. según el contexto. mundo interno y Acceso rápido y externo. automático. Nota, Tomado: Capitulo 16: Neurobiología de los sistemas de aprendizaje y memoria. Seccion IV: SAtención, aprendizaje y memoria. Diego Redollar, D. Adrover, E. Muñoz Marrón, I. Sánchez-Cubillo y R. Miranda Garcia. Neurociencia Cognitiva. Se plantea que la memoria semántica y la memoria episódica tienen una importante relación, la memoria semántica por su parte, se plantea que sea simplemente el residuo de muchos episodios, como por ejemplo,, una persona sabe que Madrid es la capital de España no solo porque se lo dijeron en el colegio, sino también porque ha tenido contacto con esa información infinita cantidad de veces; se corrobora la importancia de la memoria episódica en la formación de la memoria semántica en el hecho de que la mayoría de pacientes amnésicos muestran serios problemas a la hora de construir su conocimiento semántico. Estos pacientes no suelen saber el nombre del actual presidente de Estados Unidos, que año es o que equipo de su deporte favorito es el mejor. Esto sugiere que la memoria semántica y la episódica interactúan aunque impliquen sistemas distintos (Morgado, 1998).
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9.2.2. Memoria semántica
La memoria semántica estructura un complejo almacén de conocimiento general sobre un gran número de áreas, esta memoria permite a una persona saber cuál es la capital de Austria, como se llaman sus familiares e identificar personajes históricos, las características de un gato o la neuroanatomía de la memoria. Se trata entonces, de una información que hace referencia al conocimiento compartido con otros y proporciona una sensación de conocimiento más que de recuerdo, en general, se puede señalar que esta información carece de referencias espaciotemporales específicas, por lo que es muy improbable que se recuerde el momento y lugar donde fue adquirida. Es de fácil acceso y está organizada conceptualmente más que por el orden temporal de su adquisición. Otra característica importante de esta memoria, es que es capaz de generar nueva información a través de inferencias, es decir, crear nuevos conceptos que no han sido adquiridos de manera explícita, a partir de información de la cual dispone (Adrover, Muñoz, Sánchez & García, 2014) La memoria semántica también permite acceder a los recuerdos de los significados de los conceptos, no sólo a los conceptos, es decir, a la comprensión de esos recuerdos y a disponer del conocimiento basado en ideas sin tener necesidad de recuperar las experiencias específicas en las que se obtuvieron, una característica definitoria de la memoria semántica y es que no se representa en términos espacio temporales específicos; por otra parte, esta memoria se refiere a el conocimiento sobre la lengua y los hechos sobre el mundo. Puede ser pensada entonces, como la confluencia de un diccionario, una enciclopedia y un tesauro, todo ello en uno (Smith, 1976; Tulving, 1972 citado por (Vivas, 2010). Tradicionalmente, la memoria semántica ha sido contrastada con la memoria episódica (Tulving, 1983), esta última hace referencia a el conocimiento de eventos que están marcados por una referencia temporal o espacial o que es identificable de algún modo en términos de las experiencias personales (Vivas, 2010). Se refiere a hechos, información del lenguaje y conocimientos del mundo físico y social. Es el conocimiento de palabras y conceptos, sus propiedades y sus aplicaciones. Almacena conocimientos permanentes, independientemente del momento concreto en que se adquieren y siempre se refiere a símbolos verbales, su significado sus propiedades y relaciones. Este tipo de memoria esta menos sujeta a la interferencia y puede crear información nueva mediante procesos de razonamiento (Varela, Ávila &Fortoul, 2005). Ejemplo de memoria semántica. Tuxtla Gutierrez es la capital del estado de Chipas y se encuentra en el sur de la República Mexicana. A partir de la evidencia neuropsicológica se observó que las dos memorias pueden comprometerse en forma independiente, es decir, el conocimiento de lo que es el concepto “perro” se disocia del conocimiento de un momento específico, evento o episodio de la vida en 154 el cual se recuerda a un perro en particular, como por ejemplo, el perro de la infancia. En la Memoria Semántica, se almacena la información del mundo en general, incluyendo la información enciclopédica el conocimiento de objetos o elementos concretos, la información léxica que carece de una representación concreta, por ejemplo, la melancolía que es un tipo de tristeza; como así también el conocimiento que se adquiere a lo largo de la vida a partir del contacto directo (Antonucci & Reilly, 2008; Crutch & Warrington, 2005; Tulving, 1972, 1993) El aprendizaje y la integración de información semántica suele producirse de forma gradual, ya que a partir de experiencias concretas el individuo va generando conocimiento acerca de las constancias y regularidades sobre el mundo que le rodea. Gracias a el estudio de casos de individuos con alteraciones en la memoria semántica y con las técnicas de neuroimagen como se han podido identificar las áreas cerebrales más implicadas en la memoria semántica, por ejemplo, partes de la corteza occipital y corteza temporal ventral que median la adquisición del conocimiento semántico, y el hipocampo, que por su parte, desempeña un papel esencial en el proceso de aprendizaje semántico, ya que permite que la integración de la información almacenada en diferentes redes semánticas, lo cual a su vez posibilita que el conocimiento que se va adquiriendo a lo largo de diferentes experiencias pueda ser empleado para solucionar problemas nuevos y para afrontar nuevas situaciones (Adrover et al., 2014). Es importante señalar, que el conocimiento semántico está representado en redes neuronales que implican a toda la corteza cerebral. Y nuevamente a partir del estudio de casos de individuos con alteraciones en la memoria semántica y con las modernas técnicas de neuroimagen como se ha logrado identificar las áreas cerebrales más implicadas en la memoria semántica. Gracias a estos estudios se han identificado diferentes áreas corticales con papeles diferentes en el procesamiento de información de categorías específicas. Por ejemplo, en estudios con pacientes afásicos se ha constatado que muchos presentan dificultades a la hora de nombrar colores, partes del cuerpo, comidas o diferentes utensilios. Estas observaciones llevaron a la hipótesis de que diferentes áreas corticales con papeles distintas categorías semánticas, una idea que fue sistemáticamente investigada por Elisabeth K. Warrington y Tim Shallice, ya en 1984. En estudios más recientes, Antonio Damasio y sus colaboradores (1996) estudiaron pacientes afásicos y sujetos sanos con técnicas de neuroimagen para profundizar en esta idea. Estos autores encontraron que los pacientes que tenían problemas a la hora de nombrar personas mostraban alteraciones en el polo temporal izquierdo, mientras que en aquellos cuya dificultad residía en nombrar animales la lesión se encontraba en la corteza temporal anteroinferior izquierda. Además, aquellas personas con dificultad a la hora de nombrar herramientas presentaban daño en la corteza parietal y temporal posterior izquierda (Muñoz & Periañez, 2012). Estos resultados fueron corroborados con estudios de neuroimagen en sujetos sanos, que mostraron activación en las mismas áreas al nombrar ítems de las diferentes categorías semánticas (Muñoz & Periañez, 2012). 155
Diferentes investigaciones propusieron modelos con el propósito de explicar el modo en que los individuos organizan y recuperan la información a partir de la memoria semántica, dentro de los cuales el más conocido es el modelo de redes. Las bases teóricas de este modelo fueron desarrolladas por Quillian (1967, 1969) en sus intentos por simular, en el marco de la inteligencia artificial, los procesos de búsqueda y comprensión de la información almacenada en la memoria (Vivas, 2010). En términos generales, el modelo de redes plantea que las representaciones de los conceptos están organizadas de modo jerárquico de manera tal que un concepto cualquiera es concebido como un nodo ubicado dentro de una red constituida por un grupo de conceptos. Los conceptos constituyen pues las unidades cognitivas de la memoria semántica, y no existe una correspondencia estricta entre conceptos y palabras, ya que algunos conceptos no tienen una palabra que los nombre, otros tienen varias palabras y a la mayoría de las palabras les corresponde más de un concepto. Además las personas pueden acceder a los conceptos, no solo a través de las palabras y las frases, sino también a través de otras informaciones perceptuales como los dibujos, los gestos y los objetos en sí mismos. De este modo, el contenido de un concepto es todo lo que el individuo ha oído, leído o visto sobre dicho concepto (Recarte-Goldaracena, 1992 citado por Vivas, 2010). De acuerdo con el modelo de redes, los distintos nodos están conectados entre sí por enlaces etiquetados que parten de un nodo X y se dirigen hacia los nodos que representan al resto de los conceptos de la red. Generalmente, estos enlaces entre nodos son bidireccionales y difieren dependiendo de en qué medida cada uno de ellos es esencial para el significado del concepto en cuestión. Por ejemplo, supóngase el concepto máquina de escribir, puede que para el significado de este concepto sea esencial el enlace entre el nodo que representa al concepto máquina, pero que el enlace asociativo entre el concepto y algún tipo específico de máquina de escribir no sea tan crítico. De esta forma, para el modelo de redes, el significado de un concepto en particular viene dado por la red completa que tiene su origen en el nodo que representa a dicho concepto.
Los enlaces etiquetados que representan la relación existente entre dos conceptos pueden ser de múltiples tipos y Quillisn (1967,1969) contemplan las cinco clases de enlaces siguientes: - Enlaces supraordenados y subordenados, los cuales conectan a dos conceptos cuando uno de ellos es la categoría supraordenada del otro enlace del tipo “es un /a)”, y cuando uno de los conceptos es una propiedad del otro ( enlaces del tipo “tiene”, “puede”) - Enlaces modificadores - Enlaces disyuntivos. - Enlaces conjuntivos - Enlaces residuales que especifican aquellas relaciones que en sí mismas son un concepto, normalmente una relación de verbo. Dentro del contexto de este modelo, la búsqueda de la información almacenada en la memoria se realiza en paralelo, a lo largo de todos los enlaces asociativos que parte del 156
nodo, que representa cada uno de los conceptos especificados en la información que entra al sistema de memoria. La activación generada en el nodo inicial se propaga, primeo a los nodos más cercanos concertados con él y después, a todos y cada uno de los nodos cercanos previamente activados, y así sucesivamente (Vivas, 2010). 9.2.3. Memoria Episódica La memoria episódica es aquella que almacena eventos que están codificados en términos de espacio y tiempo de su ocurrencia. Son acontecimientos o episodios localizados espacialmente y experimentados personalmente. Es una memoria temporal ligada a las experiencias del sujeto (Varela, Ávila & Fortoul, 2005).
Esta memoria, hace referencia a la capacidad para recordar conscientemente experiencias pasadas, responde a las preguntas qué, cuándo y dónde ocurrió un evento determinado. Por lo tanto, este sistema almacena información sobre experiencias registrándolas en el orden en el que suceden, de manera que, como se mencionó anteriormente, la información aquí contenida posee una organización temporal. La memoria episódica es altamente dependiente del contexto y está muy influida por el estado emocional presente en el momento en el que sucedió el acontecimiento, lo cual hace que la información episódica es más vulnerable a la interferencia y al olvido que la información de carácter semántico (Redolar, 2014). Una gran cantidad de trabajos de investigación han tratado de dilucidar si la activación del hipocampo es mayor cuando una persona está aprendiendo o recordando información episódica o semántica, y diferentes estudios han hallado que existe una activación selectiva del hipocampo cuando la persona recuerda experiencias personales, pero no cuando se recuerdan sucesos públicos, con una menor implicación personal, en los cuales un conocimiento general es suficiente. Los casos de pacientes con amnesia también han puesto de manifiesto que un daño limitado en el hipocampo puede hacer que la memoria episódica se vea alterada, mientras que la capacidad para adquirir conocimientos semánticos pueden preservarse (Redolar, 2014).
La memoria episódica involucra como una serie de modificaciones morfológicas y funcionales en la transmisión sináptica, llevadas a cabo en el hipocampo y en la neocorteza, a través de diferentes mecanismos neuroquímicos para fortalecer las conexiones sinápticas. Estos cambios morfológicos para que se traduzcan en memoria a largo plazo requieren de la activación de genes de expresión temprana y de expresión tardía, a fin de sintetizar proteínas que promuevan, por ejemplo, la formación de nuevos botones sinápticos o la morfogénesis de espinas dendríticas (Contreras & Cansino, 2005). La estructura que participa de manera importante en este cambio fisiológico es el “LTM”, compuesto por la formación hipocampal (giro dentado, hipocampo, subículo, presubículo, parasubículo y corteza entorrinal) y estructuras adyacentes como la corteza perirrinal y el giro parahipocampal. Estas estructuras participan en el proceso fisiológico de consolidación de la información a través del cual la información adquirida permanece de forma duradera y se 157 establece a largo plazo, por lo que deja de ser frágil y susceptible de eliminación. Estudios con animales y con pacientes humanos han demostrado que la lesión en el LTM se ha asociado con la pérdida de la capacidad para establecer nuevas memorias, especialmente si la lesión ocurre en la corteza entorrinal y en el hipocampo. En diversas investigaciones se ha observado la activación del LTM, tanto en la fase de codificación de la información como en la de su recuperación (Contreras & Cansino, 2005).
9.2.4. Memoria de Trabajo. La memoria de trabajo funciona como una especie de banco de trabajo mental, que sirve de base para el pensamiento. Se suele asumir su relación con la atención y su capacidad para hacer uso de recursos propios de las memorias a corto y largo plazo. (Baddeley, Eysenck & Anderson, 2009). Esta memoria, constituye una forma particular de memoria explícita, y por lo tanto consciente, pero que no se engloba dentro de la memoria a largo plazo, por el contrario es conocida como memoria a corto plazo, también es denominada memoria operativa y se define como el mantenimiento temporal y la manipulación de información recién percibida o recuperada de la memoria a largo plazo cuando ya no está disponible para los sentidos, pero que es necesaria para utilizarla inmediatamente en un razonamiento en la resolución de un problema o actividad en curso (Redolar, 2014). La memoria de trabajo es entonces, un sistema de control cognitivo y de procesamiento ejecutivo que tiene como fin guiar adecuadamente el comportamiento, estrechamente relacionada con otros procesos cognitivos y forma parte de las denominadas funciones ejecutivas (Redolar, 2014). Análisis e investigaciones en humanos llevaron a los investigadores Alan Baddeley y Graham Hitch en 1974 proponer un sistema múltiple de memoria de trabajo, compuesto por un subsistema controlador de la atención del sujeto y dos sistemas auxiliares, uno basado en información del habla (el bucle articulatorio o fonológiico) y otro, basado en información visual (el registro visuoespacial), ambos capaces de mantener y manipular sus respectivos tipos de información. El ejecutivo central podría radicar en las respectivas áreas del cerebro que procesan información en su naturaleza y la memoria de trabajo funcionaria, en conclusión, en base a la interacción de estos subsistemas (Morgado, 1998). La implicación cerebral en la memoria de trabajo es muy extensa, debido a que involucra diferentes áreas cerebrales, tanto anteriores como posteriores. De hecho cada vez está más claro que son las regiones posteriores las que se encargan del mantenimiento temporal de la información, mientras que la manipulación de la memoria de trabajo es llevada a cabo por áreas anteriores. Además del interés suscitado por el conocimiento del sustrato neural en función del tipo de proceso llevado a cabo (mantenimiento o manipulación), el conocimiento de las áreas cerebrales involucradas en la memoria de trabajo en función del tipo de información ha constituido una importante fuente de investigación (Redolar, 2014). (Baddeley, Eysenck & Anderson, 2009). 158
Gracias a la resolución espacial de las técnicas de neuroimagen modernas, ha sido posible distinguir la actividad cerebral a lo largo del proceso completo de memoria a corto plazo, es decir, durante la codificación de la información, el mantenimiento de esta y la respuesta dada por el individuo. Dentro de las regiones cerebrales durante el periodo de demora toma importancia relevancia la corteza prefrontal dorsolateral, pero que se produce también en regiones cerebrales posteriores. Dicha actividad cerebral parece subyacer al mantenimiento activo de la información dentro de la memoria de trabajo y parece prolongarse a lo largo de todo el periodo de demora, es decir, durante el tiempo que la memoria operativa está trabajando (Redolar, 2014).
Figura 33: áreas corticales activadas durante la activación de la memoria de trabajo. Tomado: Trirapau-Ustárroz J., Muñoz-Céspedes J., (2005) Memory and the Executive Functions. Revista de Neurología; 41 (8): 475-84 Recientes estudios con resonancia magnética funcional, han corroborado que que el córtex prefrontal dorsolateral no se límita a relacionarse con una única y simple acción cognitiva. Sin en cambio, cuando la información que es requerido recordar excede a la capacidad de la memoria de trabajo, el córtex prefrontal dorsolateral interviene, lo cual indica que esta región conritcal facilita la codificación de la información. Durante el subsiguiente período de demora, es decir, cuando la información no es accesible al sujeto, se activa el área ventrolateral y dorsolateral. Según lo anterior, se plante que mientras la codificación y la manipulación de la información dependen destacadamente del sector dorsolateral, el mantenimiento de la información se relaciona más con la actividad del sector ventrolateral (Tirapau-Ustárroz, et al., 2005). Los autores Trirapau-Ustárroz & Muñoz-Céspedes (2005) afirman que los lóbulos frontales operan con contenidos de la memoria con el fin de orientarlos hacia la ejecución de conductas adaptativas. Los lóbulos frontales actúan entonces, como un sistema central inteligente encargado de la codificación y de la recuperación, incluyendo la capacidad para iniciar y 159 dirigir la búsqueda, monitorizar y verificar el resultado de la búsqueda y comparar el resultado encontrado con el pretendido o esperado. Es mportante mencionar, que la substancia neural de la memoria de Trabajo, cuando se procesa material visual, es diferente al trabajar con información espacial, que al hacerlo con las características visuales de los objetos. En cuanto al procesamiento de la información espacial, además de la implicación de la corteza prefrontal dorsal, se produce la activación selectiva de una red neural del hemisferio derecho, que incluye el surco intraparietal relacionado con la representación de la localización espacial, y el campo ocular frontal (área 8 de Brodmann), asociado a la coordinación oculomotora.
Figura 34: Izquierda: área 8 de Brodmann asociada con movimientos oculares; derecha: Surco intraparietal funciones están relacionadas con la coordinación perceptivo- motor como dirigir los movimientos de los ojos y la atención visual. Del mismo modo que al trabajar con material verbal las áreas frontales (área de Broca) se encargan de la manipulación de la información mantenida en las áreas posteriores (corteza parietal inferior), cuando el material es de carácter visual, el campo ocular frontal lleva a cabo las funciones de manipulación, mientras que el surco intraparietal (área posterior) subyace en el mantenimiento de la información espacial. Por último, es importante señalar que la memoria de trabajo de otras modalidades sensoriales tiene a implicar la corteza prefrontal dorsolateral y las regiones sensoriales unimodales que sustentan el procesamiento de la información de cada modalidad, como por ejemplo, la corteza auditiva en el caso de la audición o la corteza somatosensorial en el caso del tacto (Adrover et al., García, 2014). 9.2.5 Consolidación de la Memoria de corto a largo plazo La memoria implica diferentes procesos específicos en el camino de la estabilización desde una memoria frágil a corto plazo hasta una memoria resistente a largo plazo. La memoria a 160 corto plazo ha sido descrita en líneas anteriores como memoria de trabajo y es fundamental para ejecutar las tareas en curso, reslolver un problema etc., por su parte, la memoria a largo plazo es clasificada como ímplicita y explícita implicando áreas cerebrales importantes, tales como la corteza prefrontal, el estriado, el cerebelo, la amígdala cerebral, el hipocampo, entre otros. Las bases moleculares y los procesos de consolidación bioquímicos han sido expuestos en los apartados 8.7 y 8.8 con más especificidad; a continuación, se expondrán los pasos para este proceso y las áreas corticales invoucradas. El proceso de adquisición y consolidación de la memoria comienza con la codificación de la información, luego es almacenada a corto plazo y posteriormente consolidada, formándose una memoria estable y que puede perdurar durante muchos años (Redolar, 2014). El primer paso, es el registro y el procesamiento de los estímulos que provienen del exterior en una o más de las áreas de asociación de la corteza cerebral, las cuales codifican e integran información de todas las modalidades sensoriales. Posteriormente la información es enviada a la corteza parahipocampal y perirrinal, a través de rutas descendentes córtico-hipocampales, llegando posteriormente a la corteza entorrinal, posteriormente, la información se proyecta a través de la vía perforante a la circunvolución dentada (o giro dentado GD) para llegar finalmente al hipocampo, el cual de manera adicional, recibe información procedente de la amígdala quien cumple una función moduladora sobre el aprendizaje, logrando potencializar los aprendizajes declarativos de los estímulos y las situaciones con carga emocional (Muñoz & Periañez, 2012).
Es de resaltar entonces, la función del hipocampo, localizado en el polo temporal medial y que como es sabido, esta directamente relacionado con el aprendizaje y la memoria explícita y juega un papel primordial en la adquisición de nueva información, es decir, interviene tanto en la codificación como en la consolidación de nuevos contenidos y posibilita la transferencia de este material desde la memoria a corto plazo a la memoria a largo plazo, por lo tanto, sin la intervención del hipocampo, el almacenamiento a largo plazo de la información es inalcanzable (Muñoz, & Periañez, 2012). Una vez que el proceso de codificación ha sido llevado a cabo por el hipocampo, la información es enviada de nuevo a la corteza cerebral, principalmente el campo CA1 del hipocampo y el subículo son las estructuras encargadas de generar dichas aferencias, por un lado, envían la información a la corteza a través de la corteza entorrinal, desde donde se dirige, en un viaje de vuelta, a la corteza parahipocampal y la corteza perirrinal, y finaliza en las áreas de asociación de la corteza cerebral donde se originó el proceso. Además, desde la formación hipocámpica también se envía información a través del fornix, a los cuerpos mamilares del hipotálamo y posteriormente la información es remitida al tálamo posterior, desde donde viaja a las áreas de asociación de la corteza cerebral, para ser finalmente almacenada (Muñoz & Periañez, 2012). 161
Ahora bien, en cuanto a los procesos moleculares implícitos en la formación de la memoria, autores afirman que uno de los problemas en estos estudios hacen referencia a la coordinación o convergencia temporal entere los procesos moleculares y los procesos propios de la memoria, es decir, no esta claro como los rápidos procesos moleculares pueden ser responsables de las memorias a largo plazo. Estos mecanismos implican un aumento de la liberación de neurotransmisores o mayor prevalencia de los mimsos en la sinapsis, la cioncidencia de dos o más inputs y la participación de inputs neuromoduladores. Estas señales podrían indicar el período que se ha denominado de consolidación sináptica, que implica una modificación postraduccional de peroteínas sinaricas, inducida por cascadas intracelulares de transducción, seguido por una activación de factores transcripcionales, modulación de la expresión de de genes (genes de expresión temprana y luego, expresión tardía) en la sinapsis y el soma celular, reorganización de las proteínas sinápticas (incluidos receptores de membrana y elementos del citoesqueleto), culminando el proceso en una posible reorganización sináptica estructural (Redolar, 2014). Las formas de memoria a corto plazo dependen de la modificación de proteínas preexistentes por acción de diferentes proteínas-cinasas, que dan por resultado cambios en la efectividad de las sinapsis preexistentes. Estudios con Aplysia, revelan que la estimulación de neuronas sensoriales produce un incremento de la actividad de la enzima adenilatociclasa en la sinapsis con la neurona motora. La adenilatociclasa convierte el adenosintrifosfato (ATP) en segundo mensajero, adenosinmonofosfato cíclico (AMPc), el cual se une a la proteín-cinasa A (PKA), cuyas subunidades catalíticas liberadas pueden asi fosforilar sustratos como canales iónicos o activar la maquinaria de exocitosis en el terminal presináptico, conduciendo a un incremento en la disponibilidad del neurotransmisor y a su liberación.
Figura 35: Formación de AMPc a partir de ATP mediada por adenilato ciclasa. Tomado: http://cursosvirtuales.cfe.edu.uy/semipresencial. En el caso de la consolidación de la memoria a largo plazo, además la participación de proteínas-cinasas como la PKA y la proteína- cinasa activada por mitógeno (MAKP), se requiere expresión genética regulada por la proteína de unión al elemento de respuesta AMPc (CREB) y nueva síntesis de acido ribunocleico mensajero (ARNm) y de proteínas, finalmente, la estabilización de la memoria a largo plazo se ve comúnmente asociada con la generación de nuevos contactos sinápticos. La estimulacon repetitiva causa un incremento en los niveles y la persistencia de AMPc en la sinapsis entre la neurona sensorial y la neurona motora. Las 162 subunidades catalíticas de PKA en la neurona sensorial pueden dirigirse al nucleo celular la MAPK, dentro del nucleo PKA y MAPK fosforilan y activan el factor de transcripción CREB, que actúa sobre genes de respuesta o expresión inmediatta. Un primer gen conduce al a síntesis de la enzima ubiquitina-hidrolasa, que favorece la degradación de la subunidad inhibitoria reguladora de la actividad del PKA. Esta acción proteolítica de ubiquitina-hidrolasa conduce a una actividad fosforilante persistente en la PKA sobre sus oriteínas sustrato (canales o maquinaria de exocitosis). Por otro lado, un segundo gen de respuesta inmediata (C/EBP), en conjunción con un factor activador de transcripción, activan otros genes de respuesta tardía como el factor de elongación 1α (EF-1α) asociados con la formación de nuevas sinápsis entre la neurona sensorial y la neurona motora encargada de regular la contracción de la branquia (Redolar, 2014).
Diversos estudios celulares y moleculares han puesto de manifiesto que tanto las memorias implícitas como las explicitas dependen para su codificación y almacenamiento en el cerebro de modificaciones en la fuerza y la estructura de las sinapsis como se mencionó en apartados anteriores. Además, parte de los mecanismos moleculares implicados en la formación de ambos tipos de memoria son comunes (Redolar, 2014). En cuanto a la expresión de formas tempranas y tardías de potenciación a largo plazo (PLP) en el hipocampo y el establecimiento de nuevos aprendizajes en mamíferos requieren sucesos claves como la modificación de proteínas preexistentes en la sinápsis por la acción equilibrada de proteínas-cinasas y fosfatasas y por otra parte, la activación de factores de transcripción nucleares que modulan la expresión génetica, induciendo nueva síntesis de proteínas que afectaran a la función y a la estructura sinápticas (Redolar, 2014). En definitiva, las invesrigaciones realizadas hasta la fecha han podido constatar que la experiencia cambia físicamente la estructura del cerebro y que dichos cambios son los que constituyen los recuerdos. La memoria por tanto, cuenta con unos principios básicos de organización: en primer lugar, la memoria es una función cerebral establecida por circuitos cerebrales diferentes como ya se ha expuesto, los cuales estan implicados en procesos cognitivos tales como la percepción, la motivación o la personalidad; en segundo lugar, la información puede ser mantenida en memoria a corto plazo antes de convertirse en memoria a largo plazo, y como tercero, el lóbulo temporal medial no es el último lugar de las memorias a largo plazo; al final del proceso, se llegara a disociar diferenciar las memorias, por ejemplo, una memoria para hechos y sucesos o a memoria declarativa, de una memoria para hábitos y destrezas la cual es la memoria implícita (Muñoz & Periañez, 2012). Actualmente, como un acuerdo entre la comunidad científica acerca de las estructuras necesarias para la formación de la memoria explícita a largo plazo, se entiende que abarcan la formación hipocampal (Ver figura 36) que incluye el giro dentado, el subículo, el fórnix y el hipocampo propiamente dicho y el giro parahipocámpico formado por la corteza entorrinal, la corteza perirrinal y la corteza parahipocámpica. 163
Figura 36: Estructura del Hipocampo En cuanto a la corteza cerebral en el proceso de aprendizaje, se puede decir que los recuerdos surgen de la actividad de determinadas redes neuronales extensamente distribuidas por toda esta; estas redes denominadas huellas mnémicas se forman por la estimulación conjunta de diferentes neuronas a partir de un mismo acontecimiento de tal forma que quedan interconectadas a través de sinapsis formando una red. Así, una neurona o un grupo de neuronas puede formar parte de diferentes redes neuronales y estar relacionadas en diferentes recuerdos, lo que facilita que una sujeto sea capaz de cambiar de un recuerdo a otro de manera ágil, independientemente ya sea de manera consciente o inconsciente (Muñoz &Periañez, 2012). La corteza cerebral, como se dijo antes, compromete diferentes procesos de memoria debido a que cada región efectu alguna función. Por ejemplo, la corteza posterior es fundamental en el procesamiento perceptivo, es decir, en el almacenamiento de los recuerdos que se adquieren por medio de los sentidos. En cuanto a la corteza frontal, se ha identificado el procesamiento y la representación de acciones motoras, el razonamiento y la producción del lenguaje; la corteza temporal por su pare, a excepción de las regiones mediales, esta implicada en la prevalencia de la memoria a largo plazo, por ejemplo, personas con lesiones que comprometen esta área presentan amnesia retrógrada. Asimismo, se ha resaltado que el el hemisferio derecho se encuentra más relacionado con el material no verbal y el izquierdo con material de carácter verbal; la corteza parietal, además de su implicación en el 164 almacenamiento del conocimiento semántico, en especial el hemisferio derecho, parece estar implicado en el recuerdo de la disposición espacial de objetos y personas (Muñoz &Periañez, 2012). Ahora bien, si se produce una lesión en las áreas de asociación cortical, se pueden presentar alteraciones en el conocimiento explícito adquirido antes del daño, lo cual se ha evidenciado en pacientes con daño en estas áreas y presentan dificultades a la hora de reconocer objetos cotidianos, tale como lugares familiares o rostros de personas conocidas, entre otras alteraciones (Muñoz &Periañez, 2012).
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10. ESTRÉS. 10.1 Definición Desde la perspectiva de los diferentes autores La palabra estrés deriva del griego stringere, que significa tensión y fue utilizada por primera vez alrededor del siglo XIV y se ha notado la imprecisión dentro del vocabulario científico, debido a que tiene múltiples significados en virtud de que sus definiciones se basan en los estímulos, en la respuesta y en el concepto estimulo respuesta. Una de las definiciones más clásicas, conocidas y utilizadas de estrés según diversos autores es la basada en la respuesta, y elaborada por Hans Selye, quien concibe al estrés como una respuesta general del organismo ante cualquier estímulo o situación estresante (Selye 1956 citado por Arias, González, 2009). En la anterior definición al utilizar el mismo concepto para su definición: “situación estresante” probablemente se presenta un error, por el contrario sería la “situación que provoca estrés”; entonces, el estrés sería una respuesta (…) ante una situación que provoca estrés (Arias & González, 2009). Para Dolan y cols. (Dolan et al. 2005), el estrés se produce típicamente cuando un individuo se siente incapaz de responder de forma eficiente a los estímulos provenientes de su entorno o cuando logra ser eficiente aun a costa de la salud de su organismo. Basándose en los estudios realizados por Hans Selye hace más de cinco décadas, algunos autores establecen una doble valoración del estrés y utilizan para referirse a ello dos términos diferentes: eustrés y distrés (Gutiérrez 1998; Peiró 2005; Selye 1956 citado por Arias & González, 2009) El eustrés es el “estrés positivo” y hace referencia a situaciones y experiencias en las cuales el estrés tiene resultados y consecuencias positivas debido a que produce la estimulación y activación suficientes que permiten a las personas lograr en su actividad unos resultados satisfactorios con costos personales razonables. Además, la persona con estrés positivo se caracteriza por ser creativa y motivada; se mantiene viviendo y trabajando, se enfrenta y resuelve problemas. En este estado se obtienen beneficios para la salud del ser humano (Lopategui 2000 citado por Arias & González, 2009). Por otro lado, el distrés que es comprendido como el “estrés negativo” y hace referencia a situaciones y experiencias personales desagradables, molestas y con alta probabilidad de desencadenar consecuencias negativas para la salud y alterar el bienestar. Esta segunda dimensión del estrés ha sido blanco de investigaciones científicas y es como se ha entendido en forma habitual el término estrés (Arias & González, 2009). Una característica importante en la noción de estrés es el proceso de evaluación cognitiva, el cual fue descrito por Lazarus, Folkman, Gruen y De Longis (1986), donde se toma en consideración un elemento importante como es la percepción por parte del individuo (Moscoso, 2009). De acuerdo con estos autores, diversos eventos de la vida tienen la propiedad de ser factores causantes de estrés, los cuales provocan un desequilibrio emocional. 166
El estrés se presenta cuando la persona identifica una situación o un encuentro como amenazante, cuya magnitud excede sus propios recursos de afrontamiento, lo cual pone en peligro su bienestar. Se presentan de esta manera dos procesos: una valoración cognitiva del acontecimiento y un proceso de afrontamiento. En el primero, la persona realiza una estimación de la situación, cualificando que tanto puede dañarla o beneficiarla y en el segundo, estima lo que puede hacer o no para enfrentar la situación, para prevenir un daño o mejorar sus perspectivas (Pereira, 2009). Los autores mencionados, encontraron en su investigación que la relación entre el proceso de afrontamiento y la valoración cognitiva pueden variar dependiendo de lo que las personas estimen que está en juego y de las opciones y recursos de cambio que poseen. La investigación mostró que cuando las personas consideraban que su propia autoestima estaba siendo amenazada, empleaban estrategias de confrontación, autocontrol, evitación y había un aumento de responsabilidad. En general, si estimaban que eran capaces de modificar la situación desde el aspecto cognitivo, usaban más estilos confrontativos, revaloraciones positivas y un plan de solución; sin en cambio, si consideraban que eran incapaces de cambiar la situación, resaltaban las respuestas emocionales, empleando las estrategias de distanciamiento, escape o evitación (Pereira, 2009). Neidhardt, Weinstein y Conry (1989) mencionan que el doctor Hans Selye, considerado un experto en temas del estrés, lo definía como la proporción de deterioro y agotamiento acumulado en el cuerpo. Un estrés excesivo debido a un estímulo demasiado grande, puede conducir a la angustia; es decir, al distrés. Cuando la armonía entre el cuerpo y la mente se quebrantan se impide responder de forma adecuada a situaciones cotidianas. Por otra parte, se utiliza el término eustrés, para definir la situación en la que la buena salud física y el bienestar mental facilitan que el cuerpo en su conjunto adquiera y desarrolle su máximo potencial (Pereira, 2009). El estado de eustrés es asociado con la claridad mental y condiciones físicas óptimas. A partir de esto, Neidhardt et al. (1989) definen el estrés como: “un elevado nivel crónico de agitación mental y tensión corporal, superior al que la capacidad de la persona puede resistir y que le produce angustia, enfermedades, o una mayor capacidad para superar esas situaciones (eustrés)” (Pereira, 2009).
También, Bensabat (1987) cita a Selye, indicando que para este autor, el estrés es también una respuesta no específica del organismo a toda demanda que se le haga. Esta definición, comenta, es muy amplia y significa que cualquier demanda, independientemente de que sea física, psicológica o emocional, positiva o negativa, provoca una respuesta biológica del organismo, idéntica y estereotipada (Pereira, 2009). Esta respuesta corresponde a unas secreciones hormonales responsables de las reacciones al estrés, somáticas, funcionales y orgánicas. Esto implica que una emoción agradable proveniente de una buena noticia produce los mismos efectos que una emoción desagradable, como la de una mala noticia por ejemplo; ambas situaciones son causa de estrés, pero en general las respuestas del organismo se realizan 167 en armonía, con la mayor naturalidad y sin consecuencias debido a que están adaptadas a las normas fisiológicas de la persona; Aunque en otras ocasiones respuestas demandadas por una intensa y prolongada situación, agradable o desagradable, son excesivas, de manera que superan las capacidades de resistencia y de adaptación del organismo (Pereira, 2009). Para Sonia Lupien, en términos cotidianos el estrés es generalmente definido como una presión de tiempo, se habla de un organismo estresado cuando no tenemos tiempo de ejecutar labores en un tiempo determinado, es decir, la presión desarrolla ciertas reacciones psicológicas que indica que el organismo se encuentra estresado. Esta definición social, se acerca más a un término de uno de los componentes de la respuesta del estrés. En términos científicos, el estrés no es definido como la presión del tiempo, debido a que el estrés es una experiencia individual que no depende de un único evento particular como lo es la presión del tiempo, por el contrario depende de un aspecto psicológico determinado que apuntan a una respuesta del estrés (Lupien, 2007). Otros autores del siglo pasado como Richard Lazarus y Susan Folkman, sugieren que el estrés podía considerarse como el resultado de un <
10.2 Representantes principales del desarrollo del concepto estrés.
El término estrés tiene su origen en el estudio de la física en los comienzos del siglo XVII. El inglés Robert Hooke descubría para entonces, la energía potencial elástica y la relación existente entre las deformaciones de un cuerpo y la fuerza aplicada sobre este. Posteriormente el inglés Thomas Young definió el término estrés como la respuesta intrínseca del objeto propia a su estructura, provocada por la fuerza concurrente. A partir de este momento, debido al impacto notable de la física sobre otras áreas del conocimiento, comienza la exportación de la terminología científica de esta ciencia en otras áreas como la medicina, la biología y la química (Roman & Hérnandez, 2011) A principios del siglo XIX médico y fisiólogo francés Claude Bernard involucra el concepto de estrés a la medicina involucrando un concepto crucial: “la estabilidad del medio ambiente interno es la condición indispensable para la vida libre e independiente”. A comienzos del siglo XX el investigador norteamericano Walter Bradford Cannon realizó una serie de investigaciones y se refiere al término de estrés como un estado o reacción del organismo describiendo los mecanismos fisiológicos que intervienen en el mantenimiento de un equilibrio físico-químico esencial (Roman & Hérnandez, 2011), para el año 1929 Cannon propuso el término homeostasis, al conjunto de procesos que se ponen en marcha con el fin de mantener estable el medio interno del organismo, ante los estímulos que puedan desequilibrarlo, es decir, un sujeto responderá ante situaciones que pongan en peligro su vida, ya sea luchando o huyendo de ellas, dichas respuestas dependen exclusivamente del sistema nervioso autónomo y de la médula de la glandula suprarrenal. En 1934, Cannon presentó una conferencia en el Colegio de Físicos de Filadelfia titulada Stresses And Strains of Homeostasis, donde expuso que el sistema nervioso autónomo debía poseer la función de mantener la condición homeostática del medio interno ante las alteraciones provocadas por el medio externo. 169
Finalmente, Cannon hablo de la reacción de alarma cuya finalidad consistía en la movilización de los recursos corporales para una respuesta rápida de lucha o huida en presencia de un estímulo potencialmente nocivo para el organismo (Redolar, 2011).
A mediados del siglo XX comienza a reconocerse la implicación del estrés en la vida del ser humano como posible generador de enfermedades a mediano y largo plazo. Hans Selye en 1936 adopta el término estrés para explicar una variedad de fenómenos no específicos producidos ante una variedad de agentes nocivos. Experimentando con varias condiciones como la fatiga, el frio extremo y la administración de drogas, los cuales producían inevitablemente cambios morfológicos en los organismos tales como el agrandamiento de la glándula adrenal, la atrofiación del timo y ulceración gástrica. Sin embargo, el modelo de Selye y la mayoría de sus investigaciones se basaron en estresores físicos, sin tener en cuenta posibles estresores psicológicos. Este investigador, estructuró y definió el Síndrome general de adaptación como el conjunto de cambios fisiológicos que tienen lugar, por parte del organismo, como respuesta a todo el abanico de estímulos nocivos. Selye publicó en 1950 el libro the Stress of Life, donde explicaba como llego a descubrir el síndrome general de adaptación, en el cual se pueden diferenciar tres fases importantes: Reacción de Alarma: determinada como la fase en la que el organismo se encuentra ante una situación de peligro y se genera una activación del sistema nervioso simpático y de la medula adrenal, que producen un aumento en la secreción de noradrenalina y adrenalina, durante esta fase se deben movilizar los recursos energéticos de manera rápida. Si la fuente de estrés se prolonga debe pasarse a la fase siguiente: Resistencia: el organismo debe redistribuir los recursos energéticos evitando actividades que no significan ninguna finalidad inmediata para la supervivencia del sujeto, una vez más, si el proceso continúa prosigue la fase de Agotamiento: ya en esta fase, las fuentes de estrés se han prolongado y tiene considerable magnitud, de manera que el individuo puede perder su capacidad de resistencia y pueden aparecer diferentes patologías que Selye denominó como enfermedades de adaptación (Redolar, 2011).
Actualmente es sabido que la respuesta de estrés no se agota, sino que, si se da de la suficiente activación, esta respuesta puede ser perjudicial para el organismo sobre todo si los agentes estresantes son de índole psicológico y social; por otra parte, en la actualidad se han adicionado nuevos conceptos que han complejizado el enfoque biológico más allá de la homeostasis y los macrosistemas estabilizadores, dicha tendencia incluye definiciones como la alostasis con sus componentes microestabilizadores como mecanismos compensadores de la homeostasis lo cual se expondrá posteriormente. Finalmente, para los últimos años del siglo XX se produce un giro radical en cuanto al enfoque empleado en el estudio del estrés, dirigiendo las investigaciones al componente psicosocial, reconociendo la importancia del entorno y su relación con el individuo en el estrés (Roman & Hérnandez, 2011). Numerosos son los investigadores que han contribuido al enriquecimiento teórico como por ejemplo el investigador Richard Lazarus quien incorpora elementos estructurales y funcionales 170 importantes en el concepto del estrés como la evaluación cognitiva y las estrategias de afrontamiento del individuo, quien enuncia lo siguiente acerca del estrés “… parece razonable usar la palabra estrés, como un término genérico para toda una serie de problemas que incluyen: el estímulo que produce las reacciones de stress, las reacciones por sí mismas y los variados procesos intervinientes…” (Roman & Hérnandez, 2011). Existe multiplicidad de modelos sobre el estrés según las áreas de estudio algunos son: Modelo del estrés del profesor de kyriacou y Sutcliffe (2003); Modelo del estrés infantil de Trianes, (2002); Modelo para la interpretación de indicadores de estrés en poblaciones desaparecidas (2002); Modelo cognitivo biológico del estrés (2004); Modelo de estrés-enfermedad de Kagan y Levi (2001); Modelo dinámico del tratamiento del estrés multidisciplinar (2005); Modelo de adaptación persona-entorno de French (2005); Modelo circular de respuesta psicobiológica al estrés (1989); Modelo de estrés psicosocial de Matteson e Ivancevich (1996); Modelo interactivo de estrés de Sutherland y Cooper (1997). Modelo de demanda-control (2001); Modelo de desequilibrio esfuerzo-recompensa de Siegrist (2004) Modelo cibernético del estrés de Edwards (1996) Modelo vitamínico del estrés laboral de Warr (2003) Modelo del estrés de la mujer en el campo laboral (1992), entre otros (Macías, 2007). Además de la multiplicidad de modelos, también se debe tener en cuenta, las diferentes vertientes disciplinarias desde las cuales este concepto es abordado: Sociología del Estrés, Psicología del Estrés, Psicofisiología del Estrés, Psicopatología del Estrés, Fisiopatología del Estrés, Psiquiatría del Estrés, Neuroanatomía del Estrés, Psicobiología del Estrés y Biología del Estrés (Macías, 2007). Considerando todos los modelos y vertientes de este campo, cabe aclarar que todos tienen raíces en el mismo concepto, pero bajo diferentes perspectivas; para el presente estudio, se ha dado enfoque a la explicación fisiológica, bioquímica y neurocientífica de este, en relación a 171 sus implicaciones con los procesos cognitivos relevantes y complejos como el del aprendizaje y la memoria.
10.3 Homeóstasis y Alostasis. Este principio de homeostasis es uno de los conceptos fundamentales al hablar de estrés y fue descrito por Walter Cannon entre 1930 y 1932 con la publicación de su obra: La Sabiduría del Cuerpo, refiriéndose a la estabilidad de los sistemas fisiológicos que mantienen la vida, como por ejemplo los sistemas de temperatura, contenido de agua, proteínas, calcio, oxígeno en sangre etc., (Moscoso, 2009). La palabra Homeostasis proviene de las palabras griegas “homos” que significan semejante y “stasis” que hace referencia a estabilidad. Hace referencia entonces a cualquier proceso que los seres vivos realizan para mantener condiciones estables necesarias paras su supervivencia22. Puede decirse, que está presente en los organismos que se considera, funcionan correctamente, además cabe resaltar que este equilibrio depende de la correcta función de múltiples sistemas. Un ejemplo de este sistema es la sudoración, la cual es una respuesta automática del cuerpo a las altas temperaturas, la piel se enrojece debido a sus pequeños vasos sanguíneos que se expanden automáticamente para llevar sangre más caliente hacia la superficie, donde se puede enfriar. Temblar es una respuesta al enfriamiento de un organismo, los movimientos involuntarios que se producen queman los tejidos del cuerpo para producir más calor corporal (Rodolfo, 2000).
Es importante aclarar que aunque la homeostasis hace referencia a un estado que implica un equilibrio dinámico, esta sostenido de manera interactiva por la dialéctica constante entre la cinética interna y las variaciones del medio exterior. Para 1934 Rosenblueth, Wiener y Bigelow surgieron la importancia de un proceso de retroalimentación negativa para dar soporte a este estado y permitir que el organismo se aproximara al punto que le llevara a mantener una condición estable. Para los años 50, Selye señalo al eje hipotálamo hipofisiario adrenal (HPA) como un mediador fundamental en la respuesta de la homeóstasis con el principio de alostasis (Redolar, 2011) (González de Rivera, 2008). Este concepto de alostasis, inicialmente fue formulado por Sterling (1988) y desarrollado posteriormente por McEwen (2002), establece la diferencia entre constantes cuya tolerancia a las variaciones es mínima como por ejemplo, el pH o la temperatura corporal; y entre aquellas que pueden variar ampliamente durante largo tiempo, como la presión arterial, la secreción endocrina, los niveles de lípidos o glucosa en sangre (González de Rivera, 2008). Se trata de entonces, de un proceso mediante el cual el organismo alcanza un nuevo punto de ajuste fuera de la posición de equilibrio homeostático normal. Dicho proceso implica la puesta en marcha y la integración de diferentes señales en todo el organismo, con los parámetros de todos los sistemas fisiológicos modificándose para establecer un reajuste en una nueva
22 Recuperado: http://etimologias.dechile.net/homeostasis 172 posición de equilibrio, con el propósito ultimo de promover la supervivencia del individuo (Redolar, 2011). Por ejemplo, la hiperfunción del eje hipotálamo-hipófiso-adrenal, puede ser mantenida durante largo tiempo para adaptarse a condiciones ambientales que así lo precisen, sin que se produzcan efectos demasiado drásticos en la salud del organismo. De esta manera se consigue el equilibrio entre el psicosoma y el ambiente a costa de modificaciones persistentes en las relaciones homeostáticas internas. Es un nivel forzado de homeostasis que es a lo que McEwen denomina carga alostática (González de Rivera, 2008) (Ver figura 37), además integró en el modelo de alostasis otros mediadores como los glucocorticoides y las catecolaminas las cuales se expondrán posteriormente (Redolar, 2011).
Figura 37: la alostasis define una situación en la que el organismo, en lugar de mantener la constancia del medio interno, varía para cumplir la demanda de los factores externos. Comprende tanto mecanismos para desencadenar la respuesta de defensa con una activación de una compleja vía adaptativa como para detener la respuesta cuando la amenaza ha desaparecido. Recuperado: Neurociencia Aplicada: sus fundamentos; Capítulo 13: sistema nervioso autónomo. Cardinali, 2007. 10.4 Estresores Los estresores son estímulos que poseen la capacidad de alterar el equilibrio de un organismo y puede tener diferentes orígenes, bien sean psicológicos o sociales, internos o externos. Entonces, es considerada una situación estresante o un estresor cuando un sujeto hace frente una situación que implica demandas conductuales resulta difícil poner en práctica o satisfacer, es decir, cuando una persona percibe una demanda o una amenaza que exija un rápido cambio le producirá estrés. Es importante resaltar algo mencionado anteriormente, no todas las situaciones ni todos los factores estresantes son negativos, por ejemplo, una emoción agradable producto de una buena noticia produce los mismos efectos que una emoción desagradable, producto de una mala noticia, las dos situaciones son causa de estrés. Sin 173 embargo, en este caso las respuestas del organismo se realizan en armonía, con la mayor naturalidad y sin consecuencias puesto que se encuentran adaptadas a las normas fisiológicas de la persona, este es el denominado el buen estrés o eustrés. Por otra parte, las respuestas que exigen una demanda intensa y prolongada son excesivas y superan las capacidades de resistencia y de adaptación del organismo, en este caso se trata de un mal estrés o distrés (Román & Hérnandez, 2011) (Águila, Castillo, Monteagudo & Achon 2015). Esto depende claramente, de las demandas del medio como de sus propios recursos para enfrentarse a la situación en cuestión; es decir, la medida de las discrepancias entre las demandas del medio externo o interno, y la manera en que el sujeto percibe que puede dar respuesta a las determinadas demandas. Dentro de los estresores se debe tener en cuenta la habilidad cognitiva de la percepción, debido a que la forma en que se perciban los diversos factores estresantes producen distintos impactos en las personas, es decir, lo que puede ser un estresor para una persona, puede que no lo sea para otra (Luna & Leandro 2006) (Naranjo, 2009). Según Naranjo (2009), existen dos grandes fuentes fundamentales del estrés: en primer lugar, los agentes estresantes que provienen de circunstancias externas tales como el ambiente, la familia, el trabajo, el estudio, etc., y en segundo lugar, el estrés producido por la persona misma, es decir, sus propias características de personalidad y su forma particular de razonamiento y resolución problemas. Cabe resaltar que los factores de estrés no siempre son conocidos ya sea por desconocimiento, subestimación o inconciencia. Dentro de causantes del estrés se encuentran las fobias y las obsesiones cuyo origen es más complejo debido a que frecuentemente es inconsciente y están implicados traumatismos físicos o psico-afectivos. En otros casos como los trastornos mentales, las depresiones y la neurosis, el estrés es tanto la fuente como el resultado de una situación estresante (Román & Hérnandez, 2011) (Águila, et al., 2015). Otros factores como la frustración, estar pendiente constantemente de un asunto y sentimientos de temor, celos, insatisfacción, ausencia de motivación, generalmente tienen un origen inconsciente y a su vez son responsables de un estrés psicológico constante. Según algunos autores la forma de afrontamiento del estrés se basa en los rasgos de personalidad, la autoestima, y otros factores psicológicos. Continuando con las causas del estrés, se puede entonces indicar que puede tener diversidad de orígenes, tales como una experiencia traumática o diferentes alteraciones cotidianas, el contexto o ambiente físico y social, las elecciones conflictivas y circunstancias estresantes comunes que se presentan en el contexto diario. Las experiencias traumáticas de orígenes catastróficos como fenómenos catástrofes naturales o provocadas por humanos, son fuentes considerables de estrés durante y después del acontecimiento, presentando Trastornos de Estrés Postraumático (Naranjo, 2009). Por su parte, los estresores físicos como el ambiente, contribuye a generar un grado estrés bien sea positivo o negativo y en cuanto a lo psicológico, la toma de decisiones cruciales crean estrés independientemente de si las consecuencias son negativas o positivas. En cuanto 174 al aspecto socio-cultural, algunos autores consideran también las relaciones humanas como una causa central del estrés, debido a la necesidad del ser humano de afecto y pertenencia. Kaplan (citado por Naranjo, 2009) señala que las personas que logran mantener relaciones adecuadas con otras tienen menor tendencia de padecer enfermedades físicas y psicológicas, cuando esto no sucede, las personas presentan problemas de adaptación al ambiente y al afrontar el estrés. Para autores como González (2009), se puede clasificar los estresores desde los factores ambientales y desde los factores personales. En cuanto a los primeros cita a Everlyn (1989) quien clasifica los estresores como biológicos: estímulos estresores capaces de producir en el individuo cambios bioquímicos que activan de inmediato la respuesta al estrés independientemente de la interpretación cognitiva del sujeto frente a la situación; y los factores psicosociales, los cuales no son desencadenantes directos de la respuesta de estrés, sino dependen más bien del significado que la persona le asigne a la situación. Por otra parte, Holmes y Rahe, citado por González (2009), para el año de 1974 publicó una escala numérica sobre el impacto de ciertas condiciones cotidianas (Ver Imagen 38).
Figura 38: Escala de acontecimientos vitales Holmes y Rahe 1976. Recuperado: Conocer el estrés. Repercusión del estrés en la Infancia, González, 2009 pg. 12. Ahora bien, los factores personales, como se mencionó anteriormente, tienen origen en la actividad cognitiva subjetiva del sujeto. Según (González 2009) este aspecto tiene en cuenta 175 una valoración primaria donde se evalúa el estresor, una evaluación secundaria, donde se analiza las posibilidades de hacer frente a esta situación y por último la elección de una respuesta que dependerá exclusivamente de los criterios anteriores. Finalmente, cabe señalar, que la respuesta de estrés es una respuesta automática del organismo a cualquier cambio ambiental, externo o interno, que altere la homeostasis del organismo, este mecanismo tiene como fin prepara el sujeto para hacer frente a las posibles demandas que se generan como consecuencia de la nueva situación. Este mecanismo será ampliado en líneas posteriores.
10.5 Fases del Estrés. Desde que el estrés aparece hasta que alcanza su máximo efecto se han determinado tres etapas: alarma, resistencia y agotamiento (Ver Figura 39). La fase de alarma informa sobre la presencia de un agente estresante y desencadena una serie de reacciones fisiológicas ante dicho agente colocando el sistema en alerta con el fin de hacerle frente y resolver la situación (Naranjo, 2009). En cuanto al nivel fisiológico hay una estimulación e las glándulas pituitarias y el hipotálamo para que sea secreteada la hormona liberadora de corticotrofina (CRH), mediada por Noradrenalina (NAd), serotonina (5-HT), acetilcolina (ACh) y neuropéptido, activando las glándulas suprarrenales (Reguera, 2013) que movilizan gran cantidad de reacciones en cadena en el organismo que en líneas posteriores serán expuestas.
Cuando el estrés prolonga su presencia más allá de la fase de alarma, la persona entra en la fase de resistencia, durante la cual el organismo intenta continuar enfrentado la situación, durante esta fase puede ocurrir que se adapte progresivamente a la situación estresora o que disminuyan sus capacidades de respuesta al estrés, es decir, que el sistema de alostasis consiga una readaptación medio externo – medio interno, cuando el estresor es demasiado intenso o consecutivo, se tiene lugar a la siguiente etapa que es la fase de agotamiento la cual es la fase terminal del estrés, se encuentra caracterizada por sintomatologías generalmente patógenas como la fatiga, la ansiedad y la depresión, las cuales pueden aparecer por separado o simultáneamente. La fatiga incluye un cansancio que no se restaura con el sueño nocturno, y generalmente va acompañada de nerviosismo, irritabilidad, tensión, desatención, olvido etc., (Naranjo, 2009) (Reguera, 2013). 176
Figura 39: Fases del Estrés Alarma, Resistencia y Agotamiento. Recuperado: http://sinestres.mx/que-es-el- estres/estres-cronico/.
10.6 Hormonas del estrés. Se definen dos clases principales de hormonas de estrés: los glucocorticoides (corticosterona en los animales y cortisol en seres humanos) y las catecolaminas (adrenalina y noradrenalina) La secreción aguda de glucocorticoides y catecolaminas en respuesta a un factor de estrés constituye los mediadores primarios en la cadena de sucesos hormonales desencadenados en respuesta al estrés (Lupien et al., 2007) A nivel basal, los glucocorticoides se liberan en el plasma desde las glándulas adrenales, en pulsos discretos que muestran una ritmicidad circadiana (cada 24 horas, mostrando un pico antes del comienzo de actividad del individuo) y ultradiana (cada hora, mostrando un patrón de secreción pulsátil) y como ya se mencionó, en situaciones de estrés se libera en forma aguda (Redolar, 2011). Según Lupien (2011) los glucocorticoides (GCs) son una clase de hormonas relacionados con la exposición a una situación de estrés. Estos, son el producto final de la activación del eje HPA, es decir, eje hipotalámico-pituitaria-adrenal. Es decir, durante la reacción de alarma o una situación que el cerebro perciba como amenazante, éste estimula el eje HPA, estimulando la secreción de la hormona liberadora de corticotrofina (CRH), liberación que está mediada por los neurotransmisores23 Noradrenalina (NAd), serotonina (5-HT) y acetilcolina (ACh) (Reguera, 2013). La hormona liberadora de corticotrofina (CRH) fue el primer péptido hipotalámico detectado, identificada en 1981 por el grupo de Willy Vale, posee 41 aminoácidos y se localiza
23 Ver apartado 8.8: Neurotransmisores y Conducta. 177 fundamentalmente en el núcleo paraventricular, su liberación esta modulada por neurotransmisores como la acetilcolina, los receptores alfa-1 y beta-adrenérgicos, receptores serotoninérgicos 1a y 2, e inhibida por GABA y receptores alfa 2- adrenérgicos. Su efecto esta mediado a través de receptores específicos presentes en la célula cortocotropa de la vía adenilato ciclasa (AMPc) el incremento de CRH en humanos, activa niveles altos de ACTH, de manera que en presencia alta de cortisol la acción de la CRH puede ser reducida o suprimida. La CRH tiene un importante efecto en la reacción al estrés como se mencionó antes, aumentando la ansiedad, la frecuencia cardiaca, la presión arterial y modulando la actividad del sistema inmune (Pombo et al., 1997). Una vez liberada CRH, provoca la liberación de la hormona adrenocoticotropina (ACTH), desde las células corticotropas a partir de un gen localizado en el cromosoma 2, desde la parte anterior de la glándula pituitaria. ACTH viaja a través de la sangre hasta que alcanza sus receptores en la glandula adrenal, localizada sobre los riñones. Los glucocorticoides son liberados desde el córtex hasta la glandula adrenal debido a que son liposolubles, y tienen la capacidad de cruzar la barrera sangre-cerebro y enlazar los glucocorticoides a receptores en varias regiones cerebrales (Lupien, 2011) aunque adrenalina no accede fácilmente en el cerebro, todavía puede afectar al cerebro a través de sus acciones en el nervio vago sensorial de la barrera sangre-cerebro, con la información transmitida en el cerebro a través del núcleo del tracto solitario. El área del cerebro más importante que contiene receptores adrenérgicos es la amígdala, que se ha demostrado que desempeñan un papel importante en el procesamiento de miedo, y la memoria para obtener información relevante emocionalmente (Lupien, 2007)
Para los glucocorticoides se identifican dos tipos de receptores: Los receptores mineralocorticoides (MR o tipo I) y los receptores glucocorticoides (GR o tipo II). Tipo I tienen gran afinidad en comparación con el tipo II. Mientras que los receptores de Tipo I están ampliamente distribuidos por el sistema límbico, el tipo II está presente en estructuras corticales y subcorticales con una distribución preferencial en el córtex (Lupien, 2011). Los glucocorticoides tienen diversos efectos en los sistemas del organismo, tienen como objetivo de aumentar la disponibilidad de sustratos energéticos en distintas partes del cuerpo, y permitir adaptaciones óptimas a las cambiantes demandas del entorno. Si bien es cierto, que la activación del eje HPA es considerada como un mecanismo de adaptación de base en respuesta al cambio, la activación prolongada de este sistema representa un riesgo para la salud del organismo, lo cual se expondrá posteriormente (Lupien, 2007). En cuanto al nivel temporal, debe tenerse en cuenta que catecolaminas como la adrenalina actúan en cuestión de segundos, mientras que los glucocorticoides pueden extender su actividad durante minutos y horas, por tal motivo participan en la respuesta del estrés y en los procesos de recuperación cuando el factor estresante a desaparecido (Redolar, 2011). Continuando con la liberación de las hormonas del estrés, una vez la ACTH llega a la corteza suprarrenal, da lugar a la liberación de cortisol. 178
Figura 40: Estructura química del Cortisol Las funciones del cortisol frente a una situación estresante consisten en movilizar los almacenes de energía, a través de un estímulo de la gluconeogénesis, aumento de la síntesis de glucosa mediante su acción sobre el metabolismo de proteínas, grasas e hidratos de carbono. Amento del catabolismo proteico y los procesos de lipólisis, al mismo tiempo que inhibe la síntesis proteica, conservar el tono cardiovascular, de manera que su hay aumento de la frecuencia cardíaca y la tensión arterial, se redistribuye el flujo sanguíneo (Reguera, 2013). Otra función del cortisol es ejercer una acción vasoconstrictora a nivel de las arteriolas, potenciando la respuesta inmune durante un suceso estresante a través de diversas citoquinas proinflamatorias: factor de necrosis tumoral alpha (TNF-α), interleuquina 1 (IL-1) e interleuquina 6 (IL-6) principalmente. Debido a sus efectos inhibitorios sobre la vía del factor nuclear kβ, los glucocorticoides son grandes antiinflamatorios y responsables así de la regulación y vuelta a la homeostasis de la respuesta inflamatoria tras estrés. Otra de las funciones, es regular el sistema nervioso simpático (SNS) a través de la liberación o inhibición de la síntesis de catecolaminas. El cortisol posibilita el aprendizaje de nuevos patrones psíquicos y comportamentales, especialmente respecto a sucesos afectivamente condicionados (Reguera, 2013).
10.7 Respuesta del Estrés: La respuesta fisiológica del estrés, conocida como “Fight or flight”, fue descrita inicialmente por Walter Cannon en 1915 al referirse a la respuesta del animal dentro del laboratorio de experimentación ante una situación de amenaza o presión externa, como cambios corporales en situaciones de dolor, hambre, temor y rabia; la respuesta fisiológica del estrés le permite a un individuo reaccionar ante una situación de emergencia con todo su potencial físico, superar el peligro, y lograr un proceso de adaptación frente a las situaciones que se presenten (Moscoso, 2009). Este proceso, claramente ocurre porque el cerebro recibe información constante del cuerpo y del entorno en el que se encuentra, procesando los datos de origen interno y externo, controlando y coordinando por tanto, las respuestas fisiológicas y conductuales que le permitan reajustar los desequilibrios producidos por los constantes cambios de diversos 179 orígenes. Es claro, que estos reajustes tienen fines adaptativos, por ejemplo acoplar el trabajo cardiovascular y la resistencia vascular periférica con el fin de proporcionar un soporte hemodinámico y metabólico correcto a los músculos que lo necesitan para una acción inmediata o anticipada del organismo ante determinada eventualidad (Redolar, 2014). Las interacciones de los sistemas biológicos que promueven la adaptación a través de mecanismos de respuesta son principalmente: el sistema nervioso autónomo, el sistema endocrino, el sistema metabólico, el sistema inmunitario, el sistema intestinal y renal. Diferentes estudios de la respuesta del estrés realizados por Cannon y Selye fueron ejecutados estrictamente con animales en el laboratorio, sin embargo, en la actualidad están incluidos estudios realizados en humanos, demostrando entonces la existencia de diversos factores como los descritos anteriormente (Moscoso, 2009; Redolar, 2014). Como ya se mencionó, la respuesta fisiológica del estrés es activada en forma instantánea por un estresor y su misión es proteger el organismo. Iniciando en el hipotálamo con la producción del Factor Liberador de Corticotropina (CRF) e inmediatamente dirigida al sistema circulatorio de la Glándula Pituitaria, la cual, segrega la Hormona Adenocorticotropina (ACTH) a través del eje hipotalámico Pituitaria- suprarrenal (HPA axis) produciendo hormonas glucocorticoides, especialmente cortisol (Moscoso, 2009). También es activado el eje simpático-suprarrenal medular (SAM), el cual genera la secreción de catecolaminas como la adrenalina y noradrenalina. Estas hormonas permiten un aumento en la concentración de glucosa en la sangre facilitando un mayor nivel de energía, oxígeno, alerta, poder muscular y resistencia al dolor; todo esto en cuestión de minutos; de manera que la liberación de dichas hormonas permite el inicio de un proceso de comunicación inmediata con el sistema nervioso autónomo, a través de los sistemas simpático y parasimpático y permiten enlazar la experiencia del estrés con los componentes psicofisiológicos de la emoción preparando al organismo para un estado de alerta (Ver Figura 41) (Moscoso, 2009). Según estudios, se estableció que el estrés libera otros factores y hormonas neuroendocrinas que regulan el sistema inmune, las cuales incluyen la hormona de crecimiento (GH), la prolactina, vasopresina, glucagón, endorfinas, encefalinas y citosina entre otras. Los mecanismos psicofisiológicos de la respuesta del estrés juegan un rol esencial en el proceso de adaptación y supervivencia y este incremento de hormonas cumple una función primordial en mantener el equilibrio homeostático, los sistemas reguladores de glucocorticoides y hormonas liberadas facilitan este proceso (Moscoso, 2009). 180
Figura 41: Representación esquemática del eje hipotálamo - pituitario- adrenal (HPA). Después de la percepción de un factor de estrés, el hipotálamo libera CRF, que activa la pituitaria y conduce a la secreción de ACTH. Los niveles de ACTH se detectan por la corteza adrenal que luego segrega glucocorticoides y catecolaminas. Recuperado: The effects of stress and stress hormones on human cognition: Implications for the field of brain and cognition Lupien et al., 2007. Para lograr consolidar el sistema de respuesta, los mediadores de los sistemas implicados deben trabajar en una compleja red funcional interactiva, dinámica y no lineal, en la que se miden y regulan diferentes factores, tales como la concentración que presentan las hormonas, la localización, o los patrones temporales bajo los que están operando. Estos factores están regulados por factores genéticos por la experiencia previa consolidada durante períodos críticos del desarrollo, por toda la historia anterior de la persona y por el estado psicológico y cognitivo actual. Bajo el punto de vista metabólico, el estrés permite una movilización inmediata de las reservas energéticas del organismo; además, a largo plazo, posibilita un ahorro de energía, inhibiendo los sistemas fisiológicos que no poseen la finalidad inmediata de la supervivencia del sujeto (Redolar, 2011). Los cambios producidos en la respuesta al estrés tienen que ver con la activación del sistema simpático adrenomedular, esto provoca en consecuencia, un aumento del riego sanguíneo en los órganos necesarios para responder con rapidez ante la situación estresante e inducirá una serie de cambios fisiológicos generales. Un estímulo estresante activa el sistema nervioso autónomo, en específico el sistema nervioso autónomo simpático, aumentando secreción de noradrenalina y estimula directamente a la médula de la glandula adrenal segregando adrenalina de manera que se ponen en marcha diferentes procesos metabólicos que proporcionan la energía que se necesita para hacer frente a la situación estresante. Es de anotar, que si el agente estresor se mantiene durante un lapso de tiempo el sistema simpático mantiene una actividad elevada y puede desencadenar efectos metabólicos y 181 fisiológicos importantes como el aumento de la frecuencia y fuerza del latido cardíaco, contracción del bazo, vasoconstricción esplénica, aumento del número de eritrocitos circulantes, liberación hepática de azúcar almacenada hacia la musculatura, aumento de glucemia, redistribución de la sangre que circula por la piel y vísceras incremento de la capacidad respiratoria y dilatación bronquial, dilatación de la pupila, aumento de la coaguabilidad de la sangre, aumento de los linfocitos circulantes, inhibición de insulina y estimulación de la secrecion de glucagón en el páncreas (Redolar, 2011). Diferentes trabajos han encontrado que la exposición a un agente estresante puede aumentar la liberación de noradrenalina en diversas regiones cerebrales, como la parte lateral del prosencéfalo basal, la corteza frontal y el hipotálamo. En la actualidad se conoce que la secreción de noradrenalina cerebral delante de un agente estresante esta modulada por una vía que va del núcleo central de la amígdala al locus coeruleus, esta región del tronco del encéfalo contiene el cuerpo de las neuronas que liberan este neurotransmisor en diferentes regiones cerebrales. Más concretamente, el locus coeruleus y algunas porciones de la región rostral y ventral del bulbo raquídeo tienen funciones muy relacionadas, la información sensitiva dolorosa somática y visceral que activa al locus coeruleus, circuito que es descrito como el Sistema Nervioso Simpático del cerebro, que como ya se indicó es activado por estímulos inesperados o dolorosos, para liberar la catecolamina noradrenalina, aunque el locus coeruleus contiene una cantidad moderada de neuronas (50.000 a 65.000), este emite proyecciones axónicas de amplio espectro al pros encéfalo que llegan a gran parte de la neocorteza, la formación del hipocampo, la amígdala, el tálamo y el hipotálamo, también a la medula espinal y algunos núcleos del tronco encefálico (Robert, 2006). La noradrenalina, una vez transportada por las proyecciones del locus coeruleus, estimula en las neuronas del núcleo paraventricular del hipotálamo la secreción de la hormona peptídica liberador de corticotropina. Además, existe una vía humoral dirigida al cerebro, las citosinas proinflamatorias liberadas en el área traumatizada, inflamada o infectada pueden alcanzar la circulación sistémica a travesando la barrera hematoencefálica cerca de los órganos periventriculares que emiten proyecciones al hipotálamo y establecen la respuesta de la fiebre, así como también la respuesta neuroendocrina específica de la reacción de alerta (Robert, 2006).
Los cambios neuroendocrinos mencionados han logrado la activación del eje HPA que libera entonces, la hormona liberadora de corticotropina (CRH) y de arginina vasopresina (AVP), en una zona del hipotálamo, como se había señalado en líneas anteriores; la CRH actúa sobre las células corticotropas de la adenohipófisis para estimular la producción y secreción de la hormona adrenocorticotropica o también denominada corticotropina (ATH); por su parte la AVP ejerce una débil estimulación de las células corticotropas, pero potencia de forma acentuada los efectos de la CRH sobre estas células. Estos efectos están medidos por dos tipos de receptores: CRH-R1 y CRH-R2, en el caso de la CRH y AVP tiene tres tipos de receptores 182
V1a, V1b, y V2. En la hipófisis anterior, la CRH se une a receptores de tipo CRH-R1, mientras que la AVP se une a receptores de tipo V1b (Redolar 2011).
Figura 42: Interacción de los sistemas neuroendocrino (eje hipotálamo pituitario adrenal- HPA) y autonómico en la respuesta al estrés. Tomado: El Cerebro estresado, Capítulo III Fisiología de la respuesta al estrés, Redolar 2011. La CRH y la AVP están encargadas de sintetizar la hormona corticoestimulante o adrenocorticotropina ACTH, para lo cual deben promover la síntesis de POMC proopiomelanocortina, la cual es una proteína de 241 aminoácidos que, una vez sintetizada es sometida a un procesamiento proteolítico que consiste en la ruptura de la molécula por acción de una convertasa denominada PC1 (prohormone convertase 1), la cual es una endopeptidasa perteneciente a la familia de la subtilsina-Kexina. Los principales productos originados por el procesamiento de la POMC en las células del lóbulo anterior de la hipófisis son la ACTH, la pro-γ-MSH (pro- γ melanocyte-stimulating hornome); la β- lipotropina (β-LPH) y la β- endorfina. Este procesamiento de la POMC se produce de forma secuencia hasta la liberación de ACTH (Ver Figura 43) en el lóbulo anterior actuando sobre la glandula adrenal estimulando la síntesis hormonal de glucocorticoides en humanos y corticosterona en animales (Ver Figura 44 y 45), y el desarrollo de la corteza adrenal al actuar sobre el receptor de melanocortina de tipo 2 (Arce, 2006). La liberación máxima de ACTH se observa entre 5 y 10 minutos después de la aparición del agente estresante, mientras que los niveles máximos de glucocorticoides aparecen a los 20 o 30 minutos después de la exposición al estresor (Redolar, 2011). 183
Figura 43. Liberación de ACTH a partir de POMC. Tomado: Endocrinología, Capítulo 25: Regulación del eje hipotálamo- hipófisis- suprarrenales. Arce, 2006 pg. 192.
Figura 44: Representación de los pasos para la liberación de corticosterona. Tomado de Efectos del estrés sobre los procesos de plasticidad y neurogénesis: una revisión. Zárate, Cárdenas, Acevedo-Triana, Sarmiento-Bolaños, & León, 2014. La capacidad de respuesta del eje HPA al estrés está en parte determinada por la capacidad de los glucocorticoides para regular ACTH y la liberación de CRH mediante la unión a dos receptores de corticosteroides, el receptor de glucocorticoides (GR) y el receptor de mineralocorticoides (MR). (Lupien. 2009), es decir, Los glucocorticoides pueden ejercer un efecto de retroalimentación negativa para inhibir la transcripción de la POMC al unirse a sus receptores, los mineralocorticoides (MR) se expresa fundamentalmente en tejido renal, corazón e intestino, aunque también en regiones límbicas tales como el hipocampo, además está implicado en el mantenimiento de la presión sanguínea y en la regulación de los ritmos biológicos y presenta alta afinidad para los glucocorticoides endógenos y se ocupa cuando los 184 niveles hormonales son bajos. Por su parte el receptor de glucocorticoides (GR) se expresa en todos los tejidos del organismo y presenta baja afinidad para los glucocorticoides endógenos, de manera que en condiciones fisiológicas normales, se ocupa mínimamente y se necesita de altas concentraciones de glucocorticoides para estar completamente activado; cuando se ha formado el complejo hormona-receptor este actúa uniéndose a secuencias reguladoras de ADN específicas, denominadas elementos de respuesta hormonal, adyacentes a genes concretos, lo cual puede facilitar (transactivación) o inhibir (transrepresion) la transcripción de estos genes y por lo tanto la síntesis de proteínas codificadas por ellos. Las proteínas sintetizadas dan como resultado un cambio funcional de la célula, en las sustancias que en ella se sintetizan o en los receptores que contiene (Redolar, 2011).
Figura 45: Sistema Del estrés Recuperado: Effects of stress throughout the lifespan on the brain, behaviour and cognition. Lupien et al., 2009. Después de la activación del sistema, y una vez que el factor de estrés percibido ha disminuido, un sistema de retroalimentación se activa en diferentes niveles como en la glándula suprarrenal, regiones del cerebro como el hipotálamo, el hipocampo y la corteza frontal, con el fin para cerrar el eje HPA y volver a un punto homeostático establecido (Lupien, 2009), es decir, el cerebro debe detener la secreción de glucocorticoides, lo cual es un control normativo adecuado del eje HPA y es vital para la salud y la supervivencia del sujeto; por el contrario, la amígdala, la cual está implicada en procesos de miedo, activa el eje 185
HPA con el fin de poner en marcha la respuesta al estrés, lo cual es necesario para hacer frente a una situación de estrés; como se mencionó anteriormente, otros factores como las citoquinas inflamatorias y las hormonas metabólicas también se ven afectados y a su vez afectan por la actividad del eje HPA y, a su vez, afectan la función del HPA (Lupien, 2009).
Por otra parte, los receptores GR muestran una baja afinidad por los glucocorticoides, por lo tanto se expresaran en regiones que tengan un papel importante en el control de este eje endocrino cuando los niveles de glucocorticoides son elevados, por lo cual se ha notado que las neuronas del núcleo paraventricular del hipotálamo y las neuronas hipocampales poseen una expresión de este tipo de este tipo de receptores. De igual forma, la neuronas del hipocampo también presentan receptores de tipo MR, asimismo, algunos núcleos de la amígdala y de la corteza prefrontal (Redolar, 2011). Ha sido demostrado, que el cerebro está en la capacidad de medir la cantidad de glucocorticoides presentes en sangre, además de analizar los cambios de concentración; aproximadamente un 95% de los glucocorticoides circulantes se encuentran unidos a proteínas transportadoras que hacen que esta hormona no presente actividad bilógica hacia sus células diana, la principal proteína transportadora de estas hormonas es la globulina de unión a los corticosteroides (CBG) o transcortina, la cual es una proteína de aproximadamente 52 KDa, el plasma humano contiene entre 3 a 4 mg dL-1. Une alrededor un 75 % a la CBG y un 22% de forma débil a la albumina y un 8% se conserva en forma libre, esta es la forma en que puede penetrar en las células y unirse a receptores intracelulares para producir efectos biológicos. La -1 CBG presenta gran afinidad por el cortisol, con una constante de unión Ka de 2,4 x 107 M , los determinantes estructurados más señalados en la unión de los esteroides a la CBG, pero también se une a la albúmina y un 10% a la CGB, en suero humano la concentración de la albúmina es mil veces mayor de la CGB y se une al cortisol con una afinidad de 103 M-1, en consecuencia, el cortisol siempre se unirá primero a los sitios de unión de la CBG. Cuando se produce una situación de estrés, y la secreción de cortisol es muy elevada, los sitios de la CBG se saturarán, pero habrá albúmina suficiente para unir el cortisol restante (Delvin, 2004); la CBG además actúa como un sensor de temperatura, en tanto que muestra una marcada reducción de la afinidad por los glucocorticoides cuando la temperatura corporal aumenta durante los procesos de fiebre.
En la respuesta al estrés los glucocorticoides refuerzan las acciones del sistema nervioso simpático sobre el sistema circulatorio y contribuyen a mantener los niveles de glucosa en la sangre. Así mismo, facilitan la disponibilidad de grasas como fuente de energía; estas hormonas generan una inhibición del almacenamiento de glucosa en los tejidos periféricos por medio de la inhibición de la secreción de insulina e incrementando la secreción de glucagón, estimulan la formación de glucosa a partir del hígado y provocan aumento de aminoácidos en la sangre para generar nueva glucosa y reparar tejidos dañado (Redolar, 2011). 186
Durante el proceso de respuesta al estrés se liberan glucocorticoides, adrenalina, prolactina, péptidos opiáceos entre otras sustancias, pero no todas son liberadas bajo cualquier factor estresante, es decir, existe únicamente una relación lineal entre el grado de secreción de adrenalina y los niveles de presión sanguínea, entre los niveles de secreción de glucagón el nivel de hipoglucemia (Redolar, 2011). Puede decirse entonces, que el cerebro tiene la capacidad de analizar el agente estresante y calcular así la magnitud de desequilibrio que genera el estresor y la velocidad en que causa la ruptura de la homeostasis, de manera que pueda contrarrestar sus efectos; por lo cual se afirma una vez más que la respuesta al estrés el altamente adaptativa en todos los aspectos, tanto fisiológicos, emocionales y conductuales (Ver Figura 46).
Figura 46: Respuestas del estrés. Recuperado: De la mente a la célula: impacto del estrés en psiconeuroinmunoendocrinología. Moscoso, 2009. 10.8 Estrés y Salud El Cerebro es el órgano principal que controla la identificación y la respuesta fisiológica, psicológica y conductual del estrés; puesto que es este quien determina lo que es o no estresante, como se dijo antes, identifica el grado de desequilibrio que le podría causar una determinada situación y la magnitud con la cual debe responder a esta. Diversos estudios de neuroendocrinología han demostrado que dichas respuestas al estrés pueden transformarse en crónico en la que se observa una excesiva y desmedida utilización y manejo insuficiente de hormonas, corticosteroides y catecolaminas por parte de los ejes neuroendocrinos (Moscoso, 2009). 187
Un modelo de los efectos del estrés a lo largo de la vida de los datos obtenidos en animales y humanos sugieren que la exposición crónica o repetida al estrés tiene efectos perdurables sobre el cerebro, a través de la activación del eje HPA y la liberación de glucocorticoides, con mayor impacto en aquellas estructuras que son el desarrollo en el momento de la exposición al estrés, como en individuos jóvenes y los que están experimentando cambios relacionados con la edad como los adultos y personas de edad (Lupien el at., 2009). Este diestrés emocional o crónico, produce un impacto negativo en el sistema nervioso activando cambios bioquímicos y un desbalance hormonal que repercute en los sistemas endocrino e inmune. Se ha establecido entonces, que existe una relación crucial entre el estrés y la salud, debido a que pueden desencadenarse un significativo número de enfermedades de carácter sistémico como por ejemplo, la inflamación crónica, la artritis reumatoides, fibromialgia, fatiga de las glándulas suprarrenales, enfermedades cardiovasculares, hipertensión, diabetes tipo 2, obesidad, síndrome metabólico, ansiedad, asma y otras enfermedades inmunosupresoras (Moscoso, 2009). Más concretamente, el deterioro en la salud es gracias a el resultado del proceso permanente de comunicación multidireccional a través del estrés percibido y los sistemas de respuesta: sistema nervioso autónomo, el sistema endocrino y el sistema inmune (Ver Figura 46), encargados de proteger el organismo con el propósito de retornar al punto homeostático ante una situación aguda de estrés; sin embargo, son también los que contribuyen a crear un desbalance bioquímico durante la experiencia de estrés crónico (Moscoso, 2009). Es importante aclarar que estas situaciones se pueden ver empeoradas por hábitos de vida poco saludables.
Se deben exponer entonces, los efectos acumulativos del estrés crónico, los cuales resultan en la alteración de los mediadores primarios de la respuesta fisiológica del estrés tales como: Cortisol, adrenalina, insulina, vasopresina, endorfinas y citoquinas. Dicha alteración en los sistemas reguladores productores de glucocorticoides y hormonas, generan un desgaste en las múltiples funciones cerebrales, endocrinas e inmunológicas, acelerando el desarrollo de las alteraciones físicas y mentales antes mencionadas. En este sentido, está establecido que el estrés crónico produce alteraciones en neuronas del hipocampo resultando en problemas de la memoria (Moscoso, 2009) lo cual se especificará más adelante. Actualmente es reconocido, que los glucocorticoides segregados en el sistema son altamente catabólicos y antagonizan la insulina y aumentan la presión arterial, lo que aumenta el riesgo de desarrollar diabetes, la hipertensión y la enfermedad arterial, debido a que desde el punto de vista metabólico, el estrés crónico induce al consumo excesivo de calorías generando el incremento de cortisol, glucosa e insulina, lo cual promueve la obesidad, diabetes tipo 2, y problemas cardiovasculares. También, el crecimiento y la reparación de tejidos se deterioran. Además, la activación del eje HPA suprime las funciones inmunes, que en un estado crónico pueden ser considerados perjudiciales para el organismo, ya que se asocia con un mayor riesgo de infección. Otras acciones por la secreción prolongada de glucocorticoides son: 188
1. Inhibe los procesos inflamatorios que ayudan al organismo a reducir el daño en los tejidos en caso de lesiones, debido a la elevación crónica de citoquinas pro-inflamatorias, los cuales a su vez, son causantes directos de alergias respiratorias, particularmente asma, artritis reumatoide, y enfermedades cardiovasculares; como también depresión, insomnio, y fatiga crónica causada por una reducción en los niveles de cortisol. 2. Se reduce la respuesta del sistema inmunitario y, por consiguiente, disminuye la resistencia a la infección. Es decir, se observa una supresión de las defensas del sistema inmune y todo un conjunto de síntomas psicofisiológicos como fatiga de las glándulas suprarrenales causado por la reducción de cortisol. 3. Retrasa el crecimiento de nuevo tejido en torno a una herida. 4. Suprime la secreción de hormonas sexuales y altera el crecimiento corporal (Redolar, 2011).
Figura 47. Efectos del estrés Crónico sobre los Sistemas Nerviosos, Endocrino e Inmune. Recuperado: De la mente a la célula: impacto del estrés en psiconeuroinmunoendocrinología. Moscoso, 2009. En cuanto a la parte sexual se los organismos, las hormonas que se liberan durante la respuesta del estrés logran dificultar la función eréctil en una gran variedad de especies, entre ellas el ser humano; en el caso de las hembras de diferentes especies se presentan alteraciones en los ciclos reproductivos e incluso amenorrea. Asimismo, también se ha descrito una pérdida de deseo sexual relacionada con el estrés. Esto porque ante el estresor, el organismo libera sustancias denominadas opiáceos endógenos, las cuales pueden inhibir la producción de GnRH y, por ende, afectar los niveles de hormonas sexuales circundantes. La GnRH es la hormona liberadora de gonadotropina también conocida como hormona liberadora de hormona luteinizante (LHRH), la cual es una hormona peptídica responsable de la liberación de hormona estimulante del folículo (FSH) y de 189 hormona luteinizante (LH) de la pituitaria anterior y también es liberada por el hipotálamo. Por su parte, los opiáceos endógenos presentan una estructura química muy parecida a la de los opiáceos como la morfina. Dentro de estos se distinguen tres grupos: péptidos derivados de la proopiomelanocortina (endorfinas), péptidos derivados de la proencefalina (encefalinas) y péptidos derivados de la prodinorfina (dinorfinas). En el cerebro las neuronas que sintetizan endorfinas se localizan en el hipotálamo y envían sus largas proyecciones a una región denominada sustancia gris periacuedactal. Esta región es crítica para modular la información nocioceptiva y para producir analgesia. Algunos trabajos han profundizado sobre el control de un individuo sobre un agente estresante, lo cual puede ser un factor principal para que se produzca analgesia inducida por estrés (si no hay control de la situación se produce analgesia); así mismo se ha descubierto que el efecto de la analgesia puede disminuir al apareceré el agente estresante de forma repetida (Redolar, 2014) El estrés agudo y crónico, por lo tanto influencia el desarrollo de enfermedades psicosomáticas, las cuales están caracterizadas por tener orígenes psicológicos y ser de potencial alto riesgo. Por ejemplo, la enfermedad coronaria, la cual está influenciada por una gran variedad de variables psicosociales; esta enfermedad ha sido estudiada a lo largo del tiempo, algunos estudios revelan que personas que sufrieron infarto de miocardio presentaron una elevada prevalencia en cuatro factores de estrés: estrés en el trabajo y en casa, estrés financiero y acontecimientos de la vida en el último año; se ha considerado entonces, que el estrés agudo aumenta el riesgo de sufrir arritmias, isquemia miocárdica e infarto de miocardio y el estrés crónico desencadena enfermedades cardiovasculares dados los cambios fisiológicos que tienen lugar, tales como elevada presión sanguínea y factores de coagulación, etc. (Rosales, 2014). También se encuentran las enfermedades gastrointestinales, las más comunes son úlcera péptica y la colitis ulcerosa, que se ha demostrado están relacionadas directamente con el estrés, debido a que por ejemplo, emociones como la ira incrementan la acidez del estómago, debido a que la secrecion de noradrenalina provoca que los capilares sanguíneos de la mucosa del estómago se contraigan, lo cual provoca el cierre de la producción de la mucosa y la barrera protectora de la pared del estómago se pierde, por lo cual los jugos gástricos descomponen el tejido llegando hasta los vasos sanguíneos ocasionando una úlcera sangrante; ahora bien si estos períodos de estrés son prolongados e intensos, se aumentara la probabilidad del desarrollo de estas patologías (Rosales, 2014). Otras de las enfermedades que se resaltan son la obesidad, debido a que el estrés produce cambios en los patrones alimenticios y hace que el cerebro tienda a preferir el consumo de alimentos con alto contenido azúcar, alimentos grasos y salados; Estudios clínicos muestran una asociación significativa entre eventos estresantes incontrolables y estados de estrés crónico, con la adiposidad, ganancia de peso e índice de masa corporal. Encadenado a esta enfermedad, se encuentra la diabetes, cuyo origen ya se expuso, y se ha determinado que las 190 personas que están predispuestas a padecer diabetes, al sufrir estrés crónico precipitan el desarrollo de la enfermedad (Rosales, 2014). Otras enfermedades asociadas, son las enfermedades dermatológicas, debido a que las alteraciones emocionales como la ansiedad y la depresión pueden causar o exacerbar diversos trastornos cutáneos tales como la dermatitis atópica, la psoriasis, la urticaria y la alopecia, el acné etc.; otra enfermedad comúnmente reconocida y padecida por las personas, es la fibromialgia, hasta ser considerada como: la enfermedad del estrés; la fibromialgia es una enfermedad que cursa con dolor crónico generalizado al que se añaden otras condiciones clínicas tales como rigidez muscular, fatiga crónica, trastornos del sueño y trastornos afectivos, como ansiedad y depresión; es difícil de definir, debido a que involucra diversos aspectos endocrinológicos, psicológicos, etc. Clínicamente ha sido demostrado que hay una desregulación en el eje HPA y del SNS (Rosales, 2014).
Sin duda, el estrés persistente y crónico afecta el sistema inmunológico, aumentando así, la susceptibilidad del individuo a desarrollar ciertas enfermedades como las citadas anteriormente gracias a la acción de los Gc ya señalada, a lo cual se puede adicionar que estudios sobre los efectos que el estrés tiene sobre el sistema inmunológico han evidenciado una actividad reducida de las células natural killer (NK), las cuales están encargadas de eliminar células infectadas por ciertos virus o cáncer, una disminución de anticuerpos, disminución de la proliferación de linfocitos, así como la reactivación de virus latentes potencializando el desarrollo no sólo de infecciones o enfermedades inflamatorias, sino el desarrollo de enfermedades como el cáncer (Rosales, 2014).
10.9 EL ESTRÉS Y LA MEMORIA. El presente apartado tiene una relevancia especial, debido a que apunta directamente al objeto de estudio; identificar como el estrés influye en los procesos de aprendizaje y memoria es un trabajo complejo, debido a que como se ha expuesto a lo largo del trabajo, el proceso de aprendizaje y memoria implica gran cantidad de habilidades cognitivas, además de que las vías y estructuras neurocorticales del proceso de aprendizaje y memoria están involucradas en los procesos de respuesta al estrés. Alrededor de esto, se han realizado una serie de estudios complejos que permiten establecer esta relación y explicar los consensos científicos a los cuales se ha llegado en la actualidad.
La revisión del apartado anterior, plantea que la exposición prolongada de un organismo ante uno o varios estresores, generan estrés agudo y posteriormente crónico, en términos de fases del estrés, esto sería la fase de agotamiento, donde el organismo comienza a colapsar. Ahora bien, los glucocorticoides y catecolaminas secretadas durante la fase de respuesta al estrés, claramente tienen un efecto en el cerebro, si la presencia de estos se prolonga, su efecto pasa de ser adaptativo a negativo, hasta el punto de desencadenar enfermedades.
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10.9.1 Hipocampo Algunos autores como Larry Chill y James L. McGaugh (citados por Redolar, 2011), plantearon la hipótesis de la modulación emocional de la memoria, en la cual sugieren que los acontecimientos que contienen una carga emocional aumentan la memoria activando los sistemas que regulan el almacenamiento de la información; los autores resaltan el papel de la amígdala en la facilitación del proceso de consolidación de la memoria sobre otras regiones del cerebrales; a este proceso están relacionadas las adrenalina, noradrenalina, y los glucocorticoides, su influencia sobre la amígdala resulta fundamental en la modulación de almacenamiento de la memoria en la corteza, afectando los procesos de consolidación de la memoria en curso. Esta hipótesis explica por qué un grado de estrés agudo y de intensidad moderada optimiza los procesos de aprendizaje, bajo evidencias experimentales en ratas, por ejemplo, han mostrado que la lesión de la amígdala no impide la adquisición ni la expresión de una tarea de aprendizaje espacial y si administran estímulos de estrés moderado justo después del entrenamiento, se consigue un efecto facilitador de la consolidación del aprendizaje de la tarea, debido que aquellos animales que reciben estímulos estresantes presentan un mejor recuerdo que los animales control (Redolar, 2014). Ahora bien, el impacto en la memoria dependerá de la magnitud y duración de los estresores, debido a que ciertos niveles de estrés pueden favorecer los procesos de aprendizaje, memoria y atención; pero si estos niveles incrementan y perduran por demasiado tiempo, el estrés puede ocasionar modificaciones en los mecanismos de plasticidad sináptica, cambios morfológicos en el cerebro e incluso la muerte celular y la supresión del nacimiento de nuevas neuronas. Entonces, al aumentar la liberación de glutamato que se une a los receptores para mineralocorticoides expresados en la membrana de las neuronas glutamatérgicas hipocampales, dichas interacciones hormona-receptor, inducen modificaciones en la regulación de los procesos de recaptación y metabolismo del glutamato. Estos procesos inducen en la neurona postsináptica, un aumento de actividad que a su vez induce los cambios moleculares necesarios para el incremento de la expresión en su membrana de receptores de tipo NMDA y AMPA y por tanto aumentará la probabilidad de tener una mayor frecuencia de potenciales de acción, recordando entonces, que las sinapsis glutamatérgicas están relacionadas con el aprendizaje y la plasticidad, en este orden de ideas, el estrés agudo actuaría en pro de los procesos de aprendizaje y plasticidad (Zarate S., et al., 2014).
Diversos estudios señalan que el alerta antes o después del aprendizaje influye sobre la memoria de los sujetos, a través de las hormonas liberadas en estas situaciones que provocan efectos opuestos sobre la memoria en función del momento en el cual éstas son liberadas o administradas. En este sentido, bien pueden facilitar la consolidación de la memoria o deteriorar la evocación de información adquirida previamente. Se han orientado las investigaciones hacia los efectos del estrés y de las hormonas involucradas sobre la codificación, consolidación y evocación de memorias emocionales y neutras, los resultados no son los mismos cuando se interfiere sobre la codificación, consolidación o evocación de los 192 estímulos, pudiendo facilitar o deteriorar los recuerdos de acuerdo al caso. Otros estudios enfatizan que la proximidad del estresor y la valencia de los estímulos (positivos/negativos) pueden actuar como determinantes de la memoria de la información aprendida (Justel, Psyrdellis & Ruetti, 2013). Se puede decir entonces, que la adquisición de memorias con un alto contenido emocional o de situaciones estresantes en las personas esta mediada por los glucocorticoides, cuyos efectos parecen deberse a la activación de los receptores MR y GR. Los glucocorticoides pueden alterar la actividad neural en regiones cerebrales que desempeñan papeles específicos en el almacenamiento de la información relevante y promover la adaptación conductual. Además de regular la funcionalidad del glutamato, sustancia crucial en los procesos plásticos de consolidación de la memoria (Redolar, 2011). En diversos estudios realizados en humanos y en roedores han demostrado que la exposición a diferentes estímulos generadores de estrés, disminuye la supervivencia de las células recién creadas, pero no la proliferación, en el giro dentado del hipocampo adulto; por su parte, el proceso de diferenciación no se ve afectado, la disminución en la supervivencia de las nuevas células se debe al efecto de la corticosterona sobre los receptores de glucocorticoides ubicados intracelularmente en las neuronas piramidales del giro dentado, puesto que la activación de estos receptores induce un aumento de la actividad celular y por consiguiente aumenta la liberación de glutamato, lo que a su vez ocasiona un efecto excitotóxico mediado por receptores de tipo NMDA presentes en las células post sinápticas. Autores como Cameron y col., evidenciaron que la aplicación de antagonistas NMDA aumenta la proliferación y la supervivencia neuronal hipocampal tanto en ratas adultas como en neonatas; es decir, que probablemente el efecto del estrés agudo sobre el proceso de neurogénesis sea dual, aumentando la proliferación y la diferenciación, pero disminuyendo parcialmente la supervivencia de las nuevas neuronas (Ver Figura 48). Sin embargo, reportes indican que la exposición a factores que aumentan la liberación aguda de corticoides, presenta efectos cuando se trata de estímulos inductores de estrés físico, pero que no son percibidos como aversivos o amenazantes, aunque también activan el eje HPA, sugiriendo por tanto, mecanismos capaces de amortiguar los efectos de los glucocorticoides sobre los procesos de neurogénesis (Schoenfeld & Gould, 2013 citado por Zarate S., et al., 2014).
Dicha amortiguación o modulación de los glucocorticoides en el cerebro, se produce gracias a la plasticidad cerebral sináptica y de las dendritas, apoyada por acción que ejercen los mismos sobre algunas regiones cerebrales en los procesos de apoptosis y su incidencia en la neurogénesis. Los receptores de glucocorticoides son receptores nucleares, y las hormonas corticosuprarrenales aldosterona y glucocorticoides, ejercen sus acciones uniéndose a receptores MR (receptor de aldosterona, mineralocorticoide) y GR (receptor de glucocorticoide). Como ya se mencionó, Los receptores GR están extendidos en una gran variedad de tejidos como el hipocampo y la amígdala, regulando la conducta cognitiva y la memoria, una vez activados sus receptores por la llegada de su hormona específica, utilizan 193 para sus funciones factores de transcripción activados por ligandos; la aldosterona, y los glucocorticoides tienen acciones específicas uniéndose a sus respectivos receptores MR y GR, los cuales están ampliamente distribuidos en el cerebro (Pascual-Leoné, 2010; Redolar, 2014, Justel, Psyrdellis & Ruetti, 2013)
Figura 48: La entrada de Calcio a través de los receptores NMDA puede producir Potenciación a largo plazo activando las Cinasas y promoviendo la expresión de receptores AMPA en la membrana celular postsináptica, aumentando su sensibilidad al glutamato. Es de anotar que ambos receptores son glutamatérgicos, neurotransmisor involucrado en los procesos de aprendizaje y memoria En la actualidad se explica la actuación de los receptores MR y GR ante el estrés en el hipocampo donde se encuentran ampliamente expresados, comprendiendo su influencia sobre el eje HPA. Los receptores de GR provocan una retroalimentación negativa que bloquea en el hipotálamo la secreción de la CRH y bajan, como consecuencia los niveles circulantes de corticoides, modulando la funcionalidad del eje; una disminución de GR realizara una precaria modulación del eje haciéndolo funcionar desmedidamente, lo que produce niveles altos de glucocorticoides circulantes, como sucede en el estrés crónico (Pascual-Leoné, 2010). Actualmente, se cree que los glucocorticoides son cruciales para la respuesta inicial y final del estrés, dado que los receptores GR dan como resultado la recuperación desde la situación de estrés inicial a un estado normal del organismo. Diferentes paradigmas de aprendizaje, han comprobado que los glucocorticoides son capaces de promover la consolidación a largo plazo de información espacial activando sus receptores intracelulares y aquellos situados en la 194 membrana celular. También se ha encontrado que el bloqueo de las acciones genómicas de los receptores para glucocorticoides deteriora la ejecución de los animales en tareas de aprendizaje (Pascual-Leoné, 2010; Redolar, 2011). En cuanto a la fase final del estrés se produce un almacenamiento de la memoria del suceso estresante, lo cual prepara el sujeto a nuevas situaciones de emergencia similares, hasta reconstituir la homeostasis alterada previamente en la fase inicial por la salida de glucocorticoides. En definitiva, los Gc no afectan exclusivamente el aprendizaje y la consolidación de la memoria, sino también los procesos de recuerdo y recuperación de la información. Según Brinks et al. (2009 citado por Redolar 2011), han encontrado que estas hormonas facilitan también la extinción de las memorias almacenadas facilitando los procesos amnésicos (Pascual-Leoné, 2010; Redolar, 2011; Sandi, 2003). Para el año 2005 Karst y Marian Jöels (citados por Pascual-Leoné, 2010), establecieron la hipótesis MR/GR. Al demostrar que los receptores nucleares MR nucleares residen también en las membranas de las neuronas de la región CA1 del hipocampo, donde fijan los glucocorticoides para realizar acciones rápidas no-genómicas. Este proceso promueve corrientes excitatorias postsinápticas las cuales reflejan la posibilidad de secreción de glutamato. Lo cual indica que la activación de estos receptores membranales MR en el hipocampo por glucocorticoides, amplifica la transmisión cerebral de los procesos que subyacen en situaciones de alerta: atención, vigilancia y valoración de la situación (Pascual- Leoné, 2010). No obstante, es necesario tener presente que estas hormonas podrían interactuar con otras sustancias como la noradrenalina, el CRH y los endocannabinoides promoviendo la plasticidad sináptica del hipocampo. Los glucocorticoides por medio de acciones genómicas, vuelven a su nivel basal, los efectos genómicos de los GR activados pueden continuar y posibilitar la inserción de receptores AMPA a nivel sináptico, dicho efecto depende de la síntesis de nuevas proteínas y puede desencadenar modificaciones en la estructura dendrítica de la neurona, aumentando el fortalecimiento sináptico. Pero en concentraciones elevadas de glucocorticoides por exposición a un agente estresante de alta intensidad, se pueden suprimir los mecanismos de plasticidad sináptica a través de las mismas acciones genómicas de los GR. Sobre estos mecanismos de facilitación e inhibición de diversos estudios se han basado en estudios in vitro con cortes de hipocampo, se revelado que la exposición prolongada de glucocorticoides puede facilitar la lesión de las neuronas hipocampales debido a que el daño neuronal disminuye la entrada de glucosa y la recaptación del glutamato, lo cual hace que las neuronas queden en un estado de máxima vulnerabilidad de manera que si sucede algún cambio que afecte transitoriamente al medio en que se encuentran, estas terminan muriendo. Se ha propuesto por tanto, que los efectos de los glucocorticoides sobre la formación de la memoria y su potenciación sináptica podrían seguir una forma de U invertida (Ver Figura 49) (Redolar, 2011; Sandi, 2003; Lupien, 2009). Según Redolar (2011), durante el envejecimiento, es habitual que se den cambios en la cantidad de flujo sanguíneo cerebral a causa del envejecimiento del sistema vascular que 195 afectarían las neuronas vulnerables hasta el punto de matarlas; es claro que durante la etapa de vejez, se detectan altos niveles de glucocorticoides, a causa de un error en la retroalimentación inhibitoria de los glucocorticoides presentes en sangre sobre la liberación de CRH y ACTH, dado por la degradación del hipocampo, es decir, esta estructura parece degenerarse por la exposición a los mismos glucocorticoides durante toda la vida del sujeto. Estudios han demostrado que aproximadamente el 30% de ratas de edad avanzada tiene hipersecreción de glucocorticoides basal, que se correlaciona con alteraciones de la memoria y reduce el volumen del hipocampo; Si una rata de mediana edad está expuesta durante un largo período a altos niveles de glucocorticoides exógenos, se desarrollará deterioro de la memoria y atrofia del hipocampo, patologías similares a las observadas en 30% de las ratas de edad avanzada. Por el contrario, mantener artificialmente bajos los niveles de glucocorticoides en ratas de mediana edad previene la aparición de ambos déficits de memoria y atrofia del hipocampo en la edad adulta. En cuanto al estrés crónico en ratas de edad avanzada se ha encontrado que se puede acelerar la aparición de los biomarcadores de envejecimiento del hipocampo, además de que el exceso de glucocorticoides endógenos o exógenos induce atrofia en las conexiones dendríticas del hipocampo. Finalmente, estudios en monos mayores, tratados con una fuerte exposición glucocorticoides, se reveló que esto puede aumentar la patología amiloide-β, similar a la reportada en la enfermedad de Alzheimer (Lupien el at., 2009).
Figura 49: Relación entre los niveles de glucocorticoides y la formación de la memoria y la potenciación sináptica. Cuando los niveles de glucocorticoides circulantes son bajos o muy altos como en circunstancias de estrés crónico, los mecanismos de formación de la memoria o de potenciación sináptica se interfieren e impiden. Por el contrario tanto el almacenamiento de información en la memoria, como la fuerza sináptica parecen facilitarse cuando concurren condiciones de estrés modera o niveles de glucocorticoides intermedios y por tanto, capaces de activar parcialmente los receptores GR, además de la mayor parte de los MR. Recuperado: Implicación de los glucocorticoides en la consolidación de la memoria, Sandi, 2003 pp. 846. 196
De manera que se puede considerar que todos los episodios estresantes que se han tenido a lo largo de la vida podrían aumentar la posibilidad de sufrir problemas de memoria durante el envejecimiento, por ejemplo, un estudio llevado a cabo con ancianos demostró que aquellos que presentaban niveles más altos de cortisol en sangre tenían más problemas para resolver una determinada tarea de aprendizaje (Redolar, 2011). Otros estudios en roedores en la subregión CA3 del hipocampo, revelan que esta sección es particularmente vulnerable a los efectos del estrés crónico, tras la exposición de animales durante tres o cuatro semanas a estrés se identificó atrofia en una región de neurona de CA3, dendritas apicales de las neuronas piramidales, reorganización de los terminales de un tipo de fibra, perdidas de contactos neuronales exitatorios de tipo glutaminérgico, reducción de las densidades postsinápticas etc., (Redolar, 2011) Estudios más recientes tratan de relacionar las moléculas de adhesión neural (NCAM) con el déficit de memoria generado por la exposición al estrés, determinando que las NCAM son sensibles al estrés. Administrando un agente estresante en ratas, además de deteriorar la capacidad de memoria espacial de los animales, genera drásticas reducciones de los niveles de NCAM en el hipocampo. Ya que en este son críticas para la consolidación a largo plazo de la memoria (Ver Figura 50) (Sandi, 2003).
Figura 50: Atrofia inducida por estrés de las dendritas apicales en las neuronas de la región CA3 del hipocampo y la inhibición de la neurogénesis en el giro dentado (DG). Diferentes subregiones del hipocampo pueden verse marcadamente afectadas por la exposición al estrés crónico. Recuperado: El Cerebro Estresado, Redolar, 2011 p276. 10.9.2 Amígdala. Las emociones regulan gran parte de la conducta y tienen una influencia muy importante sobre la memoria, procesando los eventos como un sistema de filtro, seleccionando los hechos que van a ser guardados en la memoria de forma más duradera. Las personas pueden notar que los recuerdos e historias que recuerdan con exactitud, así haya transcurrido largo tiempo, están 197 cargados de un alto nivel emocional, lo cual puede atribuirse al incremento de la excitación o activación que provoca el contenido intrínseco del material o la tarea. Este contenido emocional actúa como un neuro-modulador de la memoria en la codificación y en la consolidación. A su vez, esto se debe a que se produce una activación del sistema nervioso simpático que promueve la liberación de hormonas adrenales en sangre y aumentan la activación noradrenérgica dentro de la amígdala, la cual es una estructura principal del proceso (McGaugh & Roozendaal, 2009; Soeter & Kindt, 2011 citado por Justel, Psyrdellis & Ruetti, 2013). La evocación de recuerdos emocionalmente vinculados, generalmente provocan estados de ánimos positivo, sin embargo, bajo ciertas circunstancias la codificación de las memorias emocionales puede volverse desadaptativa para la persona, es decir, un estrés intenso puede hacer que este proceso se convierta en el origen de trastornos crónicos como la ansiedad. El estrés puede inducir modificaciones plásticas en la amígdala, junto con cambios estructurales y funcionales en otras regiones cerebrales, lo cual desencadenaría una serie de consecuencias en el funcionamiento cognitivo y para la génesis de diferentes trastornos de ansiedad y del estado de ánimo a largo plazo (Redolar, 2011). Todos los seres humanos han experimentado experiencias emocionalmente excitantes y estrés en diversos momentos de la vida teniendo grandes efectos en la memoria. Como se venía diciendo, las emociones y el estrés poseen características en común, debido a que una experiencia estresante a menudo causa una emoción particular, sea sorpresa, miedo, alegría, etc., y las emociones normales pueden crear situaciones de estrés como ruborizarse por ejemplo, lo que hace que una emoción en si misma posea propiedades características de un estresor. Las emociones entonces, tienen una fuente de poder identificada, son breves pero conducen a una experiencia intensa y consciente de corta duración y como ya se demostró, crea reacciones corporales similares a las inducidas por un estresor, sin embargo, la emoción y el estrés son dos entidades diferentes, pues una experiencia estresante generalmente provocara una emoción, pero una emoción no siempre provoca una reacción de estrés (Lupien et al., 2009). La amígdala es entonces, la región cerebral que desempeña un papel fundamental en la expresión y en la experiencia de las emociones, la cual posee una influencia significativa sobre el hipocampo y permite a los independientes hemisferios cerebrales la posibilidad de funcionar como un sistema unilateral. Trabajos de la literatura evidencian que la amígdala, en especial el núcleo basolateral, modula el proceso de consolidación de la memoria a largo plazo de los eventos emocionalmente alertadores (Cahill & Anderson, 2009; Cahill & McGaugh, 1998; Cahill & van Stegeren 2003; citado por McGaugh, Cahill & Roozendaal, 1996 citado por Justel, Psyrdellis & Ruettil, 2013). Hablando a nivel fisiológico, durante las situaciones de gran contenido emocional, son liberadas hormonas adrenales tales como la adrenalina, la noradrenalina y los glucocorticoides, lo cuales generan una activación del estado de alerta. Esta respuesta puede ser incitada por medio de dos vías paralelas: una vía de acceso rápido conocida como el eje 198 simpato-adreno-medular (SAM) y el eje HPA de la misma manera como ha sido descrito en la respuesta al estrés. La acción de estas hormonas modula selectivamente la memoria de eventos que son emocionalmente significativos. Diferentes estudios han evidenciado que el alerta antes o después del aprendizaje influye sobre la memoria de los participantes. A su vez, las hormonas liberadas en situaciones alertadoras provocan efectos opuestos sobre la memoria en función del momento en el cual éstas son liberadas o administradas. En este sentido, pueden facilitar la consolidación de la memoria o deteriorar la evocación de información adquirida previamente. Estudios centrados en la interacción entre las hormonas del estrés y la activación emocional inducida por la tarea de aprendizaje han realizado experimentos como el siguiente: los participantes observan una serie de diapositivas emocionalmente significativas y neutras mientras son sometidos a una situación estresante o control al inmergir un brazo en agua fría o tibia durante 3 minutos, respectivamente. Pasada una semana, los participantes que recibieron el estresor mostraron un mayor reconocimiento y detalle de las diapositivas alertadoras que de las neutras, en comparación con los participantes controles, que no fueron estresados durante la actividad. Lo anterior permite inferir que la activación ocasionada por el estresor utilizado mejoró el desempeño del recuerdo de las imágenes emocionales, dando cuenta de la consolidación diferencial de la memoria y de la interacción entre las emociones y la memoria (Justel, Psyrdellis & Ruetti, 2013). Es importante resaltar, que la amígdala es fundamental en los efectos del estrés sobre los mecanismos de aprendizaje y memoria, puesto que gracias a ella, las hormonas y neurotransmisores liberadas en situaciones de estrés facilitan la consolidación de la memoria vinculada con emociones significativas; esto debido a que la amígdala posee proyecciones eferentes hacia otras regiones cerebrales, cuando esta región se activa debido al contenido emocional, se modula el almacenamiento de información en otras regiones del cerebro. Algunos modelos animales indican que tanto el estrés agudo como crónico logran inducir cambios funcionales a largo plazo y alteraciones morfológicas persistentes en nucleos específicos de la amígdala, asociado, la corteza prefrontal y el hipocampo. Sin embargo los cambios estructurales y funcionales en la amígdala por efecto del estrés, presentan un patrón diferencial importante (Justel, Psyrdellis & Ruetti, 2013; Redolar, 2011). Según Larry Chaill y James McGaugh (1998, citados por Redolar 2011), el componente Arousal24 de una emoción desempeña un papel esencial para poder explicar la implicación de la amígdala en la modulación de la memoria, aunque el efecto arousal sobre la memoria queda inhibido o bloqueado si hay lesión en la amígdala. En la actualidad, se conoce que el arousal emocional influye sobre la memoria por medio de factores que actúan durante la codificación de la información (atención y elaboración) y de
24 Es un concepto que mide el grado de activación fisiológica y psicológica de un cuerpo, según el cual, podemos predecir el desempeño de un sujeto tomando como principio que, al tener un arousal óptimo, se tiene un rendimiento óptimo y al tener un arousal sobre-activado o sub-activado, se va a tener un rendimiento bajo. Recuperado: https://es.scribd.com/doc/92021616/Arousal 199 factores que modulan la consolidación de la memoria. Las señales generadas ante una situación de arousal emocional convergen en el complejo basolateral de la amígdala para modular la formación de una traza de memoria, esta región de la amígdala es capaz de modular la información procesada y almacenada en otras regiones, como el estriado dorsal, el hipocampo o incluso el córtex entorrinal y la neocorteza activando núcleos de proyección difusa como el núcleo basal magno celular, o el locus coeruleus. Algunas evidencias experimentales han revelado que la amígdala basolateral es incapaz de modular la formación de las memorias que tienen su traza localizada en la propia amígdala (Redolar, 2011). Como se mencionó en líneas anteriores, el arousal puede afectar a la atención y por lo tanto influir en la codificación. Una de las formas de influencia, es por la modulación de la selectividad de la atención, puesto que la activación dará lugar a la "estrechamiento de la atención que es entendido como una disminución en el lapso de señales a la que una organismo es sensible. Al observar un suceso emotivo, la atención se centrará principalmente los detalles del estímulo, resultando una mejor codificación de estos y el deterioro de la codificación de los detalles menos relevantes. Esta selectividad podría conducir a una mejor memoria para detalles centrales de un suceso. Otra de las formas por las cuales la arousal influye en la atención es mediante la mejora de permanencia atencional durante el tiempo que perduren los estímulos y retrasar la pérdida de la atención. Dichas modulaciones de la atención y la percepción por la arousal puede afectar la memoria a largo plazo, mejorando la memoria en presencia de estímulos emocionales, en comparación de estímulos neutros, tanto para el recuerdo inmediato, como para la retención a largo plazo (Sharot & Phelps, 2004).
Por otra parte, estudios han comprobado que el efecto facilitador del estrés sobre la memoria explícita queda bloqueado en pacientes que presentan una lesión bilateral de la amígdala. Análisis recientes a pacientes con lesiones unilaterales de la amígdala, han mostrado que solamente la amígdala derecha parece estar implicada en el recuerdo de memorias autobiográficas emocionales de valencia negativa y altamente arousalizantes. Adolphs, Denburg, y Tranel (2001, citados por Sharot & Phelps, 2004) informaron que el daño bilateral para la amígdala, da como resultado una memoria inferior de lo sucedido en escenas aversivas, pero una mejor memoria en cuanto a los detalles visuales de esas escenas, lo que sugiere que la amígdala puede jugar un papel en la filtración de información relevante de los estímulos que señalan amenazas durante la codificación (Justel, Psyrdellis & Ruetti, 2013). La modulación de la amígdala requiere la activación de receptores β-adrenérgicos. La memoria está modulada por el sistema β-adrenérgico, y particularmente el incremento en el recuerdo de los eventos emocionalmente alertadores involucra la acción de estos receptores cerebrales, a diferencia del almacenamiento de información neutra. La adrenalina y la noradrenalina, activan los receptores periféricos β-adrenérgicos de los terminales sensoriales viscerales, lo cual inicia la puesta en marcha de señales aferentes, que son enviadas a través del nervio vago y del nervio glosofaríngeo. La información es integrada en el núcleo del tracto solitario y se envía al locus coeruleus, al hipotálamo y a la amígdala. Estudios han demostrado 200 que la liberación de noradrenalina en la amígdala en respuesta a un agente estresante, desempeñan un papel cardinal en la regulación de los efectos del estrés sobre la consolidación de la memoria, por ejemplo, Hatfield y MacGaugh (1999, citado por Redolar, 2011), mostraron que la difusión directa de noradrenalina en la sección basolateral de la amígdala justo después de haber entrenado a un animal en una tarea de aprendizaje espacial, la consolidación de la memoria de dicha tarea se veía notablemente facilitada. La actividad de la noradrenalina en la amígdala basolateral parece ser esencial para mediar los efectos moduladores de otros neurotransmisores y hormonas. La facilitación de los procesos de consolidación y memoria efectuado por la adrenalina y los glucocorticoides, dependen de la integridad y del funcionamiento del sistema noradrénergico de la amígdala. Cahill, Prins, Weber & McGaugh, (1994) demostraron que la acción de antagonistas β-adrenérgicos bloqueaba los efectos facilitadores sobre la memoria que tenía la adrenalina administrada periféricamente; antagonistas como el propanolol, y las lesiones en la amígdala producen un deterioro a largo plazo del recuerdo de la información con contenido emocional. La acción del sistema β-adrenérgico como modulador de la memoria se analizó en varios estudios; uno de ellos es el de Strange y Dolan (2004 citado por Justel, Psyrdellis & Ruetti, 2013), donde demostraron que la memoria de reconocimiento de estímulos emocionales provoca la activación de la región izquierda del hipocampo, pero esta respuesta hipocampal no se produce si se administra propanolol al momento de la codificación de la información. De estos hallazgos se desprende que la amígdala requiere de la activación del sistema β-adrenérgico, así como de su interacción con el hipocampo, para la correcta codificación y evocación de los estímulos emocionales (Justel, Psyrdellis & Ruetti, 2013; Redolar, 2011). McGaugh et al. (1996) descubrieron que la infusión de la amígdala de un antagonista de los receptores β-adrenérgico, bloqueaba los efectos facilitadores sobre la memoria que tenía la adrenalina administrada periféricamente. Posteriormente Clayton y Williams (2000) demostraron que la infusión de la adrenalina en el núcleo dl tracto solitario facilitaba también la retención de diferentes tipos de aprendizaje. Estos autores pudieron comprobar que dichas infusiones de adrenalina aumentaban la liberación de noradrenalina en la amígdala. En seres humanos también se ha mostrado que la administración de sustancias que bloquean los receptores de la adrenalina, como el propanolol, antes de la adquisición de la información en una tarea de memoria, provoca que los participantes recuerden menos detalles de los estímulos con contenido neutro. En este caso, el bloqueo de los receptores adrenérgicos parece tener un efecto selectivo sobre la memoria explicita con contenido emocional. Recientemente Kindt, Soeter y Vervilet (2008 citados por Redolar, 2011) han mostrado que la administración de propanolol en pacientes antes de la reactivación de una memoria, borra veinticuatro horas después de la expresión conductual de la memoria del miedo del paciente y previenen el retorno del mismo. Estos estudios, son esperanzadores en cuanto a la terapia en humanos para trastornos emocionales como el de estrés postraumático. (Justel, Psyrdellis & Ruetti, 2013; Redolar, 2011). 201
Roozendal et al., (2002) demostraron que los glucocorticoides interactúan con el sistema noradrenérgico en la amígdala basolateral para modular los mecanismos de consolidación de la memoria a través de la interacción con la vía AMPc de los receptores β-adrenérgicos. Ahora bien, la amígdala establece proyecciones bidireccionales directas e indirectas hacia diferentes estructuras cerebrales que son fundamentales en los diferentes sistemas de memoria. Se presentan conexiones bidireccionales directas con el sistema de memoria del lóbulo temporal medial, implicado en la consolidación de memorias de tipo explícito y de condicionamientos complejos, también con la corteza prefrontal dorsal y ventral, implicadas en la memoria de trabajo, la memoria prospectiva, el uso de diferentes estrategias de memoria por parte del sujeto, la meta memoria, la memoria semántica, el aprendizaje de extinción, el priming conceptual, el recuerdo autobiográfico etcétera., presenta también conexión con el estriado, el cual está relacionado con el aprendizaje procedimental y el aprendizaje relacionado con el refuerzo. De manera más indirecta, la amígdala se encuentra conectada al sistema de memoria en el que participa el cerebelo, importante para el aprendizaje motor y para diferentes condicionamientos reflejos. La amígdala posee además, conexiones bidireccionales directas con la corteza sensorial, lo cual explicaría explicar su posible influencia sobre el almacenamiento de la memoria y priming conceptual y perceptual Ver Figura 51) (Redolar, 2011).
Figura 51: La amígdala basolateral tiene proyecciones hacia diferentes regiones cerebrales. Recuperado: Cerebro y adicción, Redolar (2008) p197. La amígdala, media los efectos del estrés sobre la consolidación y la recuperación de la memoria. La exposición de un sujeto a un agente estresante induce la activación de la amígdala, en paralelo con otros efectos excitatorios e inhibitorios en otras regiones cerebrales en las que hay conexiones bidireccionales, para generar un estado cerebral óptimo que promueva el almacenamiento a largo plazo de memorias de situaciones que resultan 202 emocionalmente significativas para el sujeto y de esta forma, preservar la información importante. Es claro, que los niveles de estrés pueden deteriorar la recuperación de la información y de los procesos de memoria de trabajo o la recuperación de la información, lo que puede ser desadaptativo, en tanto que puede presentarse un bloqueo en los procesos de recuperación de la información durante la consolidación y almacenamiento. Además, si el agente estresante es muy severo o intenso, puede implicar la aparición de trastornos de ansiedad y alteraciones del estado de ánimo (Redolar, 2011). El impacto de las hormonas del estrés sobre la función de la amígdala y los procesos de consolidación de la memoria podrían depender de su concentración bajo condiciones de estrés muy intenso y repetido; presentándose la ruptura del equilibrio entre la excitación e inhibición sináptica lo que podría acarrear la presencia de cambios persistentes en la conectividad sináptica en la amígdala, manifestándose como los elementos de plasticidad estructural, promoviendo cambios morfológicos persistentes en la amígdala, remodelando las sinapsis y modificando la estructura de las ramificaciones dendríticas, al inducir el aumento de espinas dendríticas en los segmentos dendríticos próximos al soma de las principales neuronas de la amígdala basolateral, efecto que aparece a los diez días después de la exposición al estrés, pero si el agente estresante se repite, los efectos encontrados son más robustos, en tanto que el aumento de la densidad de espinas tiene lugar tanto en las ramificaciones dendríticas primarias como en las secundarias. En tanto que si el estrés es crónico no se limita solo a las espinas dendríticas, sino que también afecta el crecimiento de nuevas ramificaciones dendríticas (Ver figura 52) (Redolar, 2011).
Figura 52: Incremento de la arborización dendrítica en la amígdala basolateral. Recuperado: El cerebro estresado. Redolar (2011) p276.
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10.9.3 Corteza Prefrontal. La corteza prefrontal presenta altos niveles de receptores para glucocorticoides y está implicada en la regulación de la actividad del eje HPA, de manera que esta región cortical también puede verse influida por el estrés. Esta región puede presentar la pérdida de diferentes capacidades cognitivas, tanto en seres humanos como en modelos animales. Según esto, el estrés logra alteraciones significativas en la capacidad cognitiva de las personas, llevándolas a cometer errores mentales en circunstancias en las cuales normalmente no se presentaría un fracaso. Estudios realizados en los años setenta, mostraron que la exposición a un agente estresante podría deteriorar la ejecución de los sujetos en tareas que requieran poner en marcha habilidades y pensamiento complejo, pero también se presentaba una mejor ejecución en tareas simples o bien ensayadas (Redolar, 2011). Estudios realizados en primates y seres humanos, revelan que las lesiones de la corteza prefrontal dorso lateral dan lugar a alteraciones en la memoria de trabajo, la cual es el mecanismo cognitivo que permite a un sujeto mantener una pequeña cantidad de información activa por un período limitado de tiempo; dichas tareas se ven inmersas entre un fisura temporal entre un estímulo y una respuesta, lo que crea la necesidad de mantener el estímulo en el almacenamiento de la memoria temporal; los datos obtenidos en monos mostraron que las células en la corteza prefrontal lateral se vuelven especialmente activa durante las tareas de respuesta retardada, lo que sugiere que estas células están implicadas activamente en aferrarse a la información durante el retardo. Por su parte las pruebas neuropsicológicas en que los seres humanos con daño en el córtex prefrontal dorso lateral son altamente susceptibles a la interferencia cognitiva. Por otra parte, los datos de neuroimagen muestran una relación significativa entre el trabajo de procesamiento de la memoria y las activaciones observadas en la corteza prefrontal. La memoria de trabajo parece ser más sensible que la memoria declarativa a los efectos agudos y a corto plazo de los glucocorticoides. Durante un estudio, Young, Sahakian, Robbins, y Cowen (1999, citado Lupien et al., 2007), administraron glucocorticoides durante 10 días a jóvenes voluntarios varones normales y midiendo varias funciones cognitivas en un estudio aleatorizado, controlado con placebo, cruzado, dentro de la materia de diseño. Ellos mostraron que este régimen de glucocorticoides llevó a déficits en la función cognitiva sensible a la disfunción del lóbulo frontal (memoria de trabajo), mientras que no tuvo impacto en la función cognitiva sensibles al daño del hipocampo (memoria declarativa). Los resultados de estos estudios sugieren que en individuos jóvenes, la memoria de trabajo es más sensible que la memoria declarativa a una elevación aguda de glucocorticoides, el apoyo a la sugerencia de que los glucocorticoides tienen un impacto significativo sobre las funciones del lóbulo frontal en los seres humanos (Lupien et al., 2007).
En la actualidad, gracias a estos estudios, es conocido que el tipo de tareas que quedan deterioradas por el estrés dependen de la corteza prefrontal. Debido a que las capacidades cognitivas que dependen de esta región involucra la actividad de diferentes redes neuronales 204 interconectadas. Se ha comprobado, por ejemplo, que la información visual de tipo espacial cuantiosamente procesada es enviada desde la corteza de asociación parietal hasta la corteza prefrontal dorso lateral (Redolar, 2011) Ha sido demostrado que el efecto que tiene la noradrenalina y la dopamina sobre la memoria de trabajo sigue una curva con forma de U invertida, de manera que poca o mucha cantidad de estos dos neurotransmisores puede deteriorar la función de la corteza prefrontal. La noradrenalina se puede unir a diferentes tipos de receptores (Ver imagen 53), pero presenta alta afinidad para el receptor α2 y una baja afinidad para los receptores α1 y β. Durante un estado normal la noradrenalina liberada se une receptores α2A; sin embargo, cuando hay una liberación excesiva del neurotransmisor durante la presencia de un estresor, se une a los receptores de baja afinidad α1 y β1, esto causa una disminución den la función de la corteza prefrontal; de manera contraria, si se estimulan los receptores α2A en la corteza prefrontal, mejora la ejecución de los sujetos en tareas de memoria de trabajo; Por otra parte, la Dopamina también puede unirse a diferentes tipos de receptores. En cuanto a la memoria de trabajo, puede ser deteriorada por la activación de un tipo de receptor D1. (Redolar, 2011). Gracias a las proyecciones de la amígdala sobre la corteza prefrontal, esta ejerce un importante papel de modificación del entorno neuroquímico en la corteza prefrontal delante de un agente estresante, estimulando estimulando la liberación de catecolaminas y glucocorticoides, facilitando la consolidación de la información emocionalmente relevante, pero, si lo niveles son elevados, se potencian el funcionamiento de otras estructuras subcorticales y de otras regiones corticales. Debe tenerse en cuenta, que la noradrenalina facilita los procesos de consolidación de la memoria en el hipocampo y el procesamiento de la información en la corteza sensorial. Así mismo, niveles altos de dopamina promueven la formación de hábitos en los ganglios basales; esto último puede sugerir que niveles elevados de dopamina en los circuitos de los ganglios basales durante el estrés, consolida las conductas que hayan sido útiles para evitar un peligro o salvaguardar la integridad física y psicológica de un organismo, por lo cual pasan a ser hábitos en el patrón conductual propio y habitual del sujeto. Aunque es una conducta altamente adaptativa, también puede implicar una desventaja evolutiva, en tanto que podría permitir formar hábitos a partir de conductas desadaptativas, como por ejemplo, algunas sustancias de abuso que provocan una liberación de esta sustancia neurotransmisora y se instauran como un hábito; esto podría explicar en parte las adicciones.
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Figura 52: Tipos de Receptores adrenérgicos. Recuperado: http://es.slideshare.net/Quimio_Farma/alfa-y-beta- adrenrgicos
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11. CONCLUSIONES
La actualidad impone un ritmo de vida acelerado y en constante cambio, lo cual obliga a los seres humanos a realizar procesos de adaptación, diferentes situaciones tienen la capacidad de hacer sentir a las personas en un estado de alerta, donde se sienten amenazadas o la magnitud del evento excede sus propios recursos de afrontamiento, lo cual pone en peligro su bienestar propio, lo cual muchos autores lo definen como estrés; ante esto el organismo desarrolla una respuesta adaptativa para lograr sobrevivir en estas complejos y continuos eventos; el objetivo principal del presente trabajo, era realizar un análisis documental sobre los diferentes efectos del estrés en los procesos de aprendizaje y memoria, bajo una mirada bioquímica y neurocientífica, con énfasis en las bases teóricas y las concepciones científicas más aceptadas en la actualidad, para poder describir estos procesos.
Tras la revisión de la literatura, se comprende en definitiva, que han sido desarrollados multiplicidad de modelos sobre el estrés según las áreas de estudio. En general, se ha entendido al estrés como una respuesta adaptativa de los organismos para lograr sobrevivir ante los agentes estresores del medio con el fin de conservar la homeostasis del organismo, en relación se desarrolló el concepto de alostasis, entendido como una situación en la que el organismo, en lugar de mantener la constancia del medio interno, varía para cumplir la demanda de los factores externos. Comprende tanto mecanismos para desencadenar la respuesta de defensa con una activación de una compleja vía adaptativa como para detener la respuesta cuando la amenaza ha desaparecido.
Antes de desencadenar dicha respuesta alostática, el organismo según su percepción tiene la capacidad de definir que es o no considerado un estresor. Es decir, existe una valoración primaria de la situación, posteriormente se analiza el grado de posible respuesta con el que se cuenta para hacer frente a esta situación y por último se genera una respuesta que dependerá totalmente de las estimaciones anteriores. Los agentes que son considerados como estresantes pueden provenir de dos circunstancias generalmente: en primer lugar, los agentes que provienen de circunstancias externas tales como el ambiente, la familia, el trabajo, el estudio, etc., y en segundo lugar, el estrés producido por la persona misma, es decir, sus propias características de personalidad y su forma particular de razonamiento y resolución problemas. Dentro de causantes muy frecuentes del estrés, se encuentran las fobias y las obsesiones cuyo origen es más complejo debido a que generalmente es inconsciente y están implicados traumatismos físicos o psico-afectivos.
Se ha definido entonces, que cuando un organismo reconoce algún estimulo como estresante, se atraviesan por tres fases del estrés: alarma, resistencia y agotamiento. Cada una de las cuales, depende de la intensidad y duración del estresor, es decir, cuando el estímulo aparece, el organismo entra en un estado de alarma, si el estrés persiste, el cuerpo logra mantener ese 207 estado de alarma durante un lapso más prolongado de tiempo, a lo cual se le denomina resistencia; pero si el estresor es demasiado intenso y/o prolongado por demasiadas horas o días, el organismo entra en un estado de agotamiento, durante el cual los sistemas de alerta comienzan a deteriorarse, es decir, si durante el estado de alerta, la concentración y la memoria aumentaban, durante el estado de agotamiento, sucederá todo lo contrario, los niveles de atención y concentración se verán menguados y los procesos de recuperación de la memoria se “sentirán” obstaculizados; en esta etapa, también se pueden desarrollar patologías que afecten el organismo, debido a la alta concentración de glucocorticoides liberados durante la respuesta del organismo al estrés.
Dichos glucocorticoides, ejercen una influencia sobre el organismo llevándolo a un estado de alerta, preparándolo para la huida y la respuesta al estímulo estresante, acelerando el ritmo cardiaco, deteniendo los procesos de digestión, acelerando mecanismos de liberación inmediata de ATP, afectando la atención y los procesos de recuperación de memoria. Cuando el estrés es prolongado, se ven afectadas las funciones cognitivas humanas, como el aprendizaje, la memoria, la atención, la habituación entre otras habilidades cognitivas, a través de la unión a receptores específicos que poseen actividad genómica y no genómica en las células, evocando por tanto respuestas biológicas del organismo, dependientes del estímulo recibido, su intensidad y duración.
En cuanto a el aprendizaje y la memoria, se define que se encuentran íntimamente involucrados entre sí, un aprendizaje es almacenado en la memoria, la cual debe ser consolidada para posteriormente poder se evocada o recordada; es decir, pasar de ser memoria a corto plazo, a memoria de largo plazo. Estos procesos involucran diferentes áreas corticales, tales como el hipocampo, la amígdala cerebral, la corteza prefrontal, la corteza entirronal etc., las cuales se encuentran conectadas bidireccionalmente, es decir, emiten proyecciones unas a otras, modulando así estos procesos. Cuando se adquieren nuevos conocimientos o se forjan nuevos recuerdos, o memorias, se establecen nuevas conexiones neuronales; el acto de aprender genera, por tanto, el aumento de nuevas dendritas y conexiones, lo que finalmente con lleva a que cambie el cerebro en toda la literalidad de la palabra, en cuanto más conocimiento se adquiere, más densas serán las conexiones neuronales, y si se evocan saberes o memorias constantemente se aumentara la velocidad y la fuerza de dichas conexiones.
Las dos grandes ramas de la memoria y el aprendizaje son el implícito y el explícito, también llamados declarativos o no declarativos; claramente estos procesos involucran habilidades cognitivas importantes como la atención y la percepción. La importancia de estas clasificaciones de memoria y aprendizaje radican en que involucran diferentes mecanismos de consolidación, sus bases neuronales en ocasiones se interceptan, pero las trazas de memoria se ubican en diferentes partes corticales, dependiendo de la forma en que se adquirió dicho conocimiento.
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En síntesis, durante la respuesta del estrés es estimulado el eje HPA, que culmina con la liberación de los glucocorticoides, específicamente en humanos el cortisol, que gracias a su capacidad de atravesar la BHC (Barrera hematoencefálica) y penetrar en el cerebro, logra alterar la actividad neural en regiones cerebrales que desempeñan papeles fundamentales en el almacenamiento y evocación de la información relevante para la persona y que promueven la adaptación conductual, es decir, la toma de decisiones, la resolución de problemas etc., su influencia sobre las estructuras corticales que ejercen estas actividades neurales es muy significativa y depende de los niveles de concentración de glucocorticoides circulantes, interfiriendo por tanto las vías neuronales de las habilidades cognitivas anteriormente mencionadas.
Es importante mencionar, que el hecho de que la capacidad de los sistemas neuronales relacionados con la atención, estén ampliamente distribuidos en las regiones del sistema nervioso, hacen de este un proceso altamente vulnerable, debido a que se puede ver afectado por algún tipo de alteración presente en alguna o varias regiones cerebrales, tal como el estrés, lo cual explica los altos índices en los trastornos atencionales. La evidencia científica ha demostrado también, que estas sustancias (glucocorticoides y hormonas), la memoria y la cognición mantienen una relación en función de U invertida, lo que indica que pocos o excesivos niveles de glucocorticoides circulantes, deteriorarán el aprendizaje y la memoria, sin en cambio, niveles óptimos de estos facilitaran los procesos, gracias a la unión de los glucocorticoides en sus dos tipos de receptores que presentan gran diferencia en su afinidad por los mismos. Se determinó también, que la exposición a glucocorticoides de manera intensa y prolongada como en el estrés crónico, deterioran morfológicamente las conexiones sinápticas del hipocampo, la amígdala y la corteza prefrontal. Causando daños e interferencia en los procesos que cada una de ellos lleva a cabo, tales como la memoria, el aprendizaje, la atención, la percepción, la asociación de conceptos, toma de decisiones y resolución de problemas. Cabe notar, que los procesos anteriores se encuentran complejamente ligados entre sí, es decir, se activan en conjunto vías neuronales para realizar un proceso, por ejemplo, la toma de decisiones, implica no sólo la corteza prefrontal, sino también el hipocampo y la amígdala, evocando la memoria y las “preferencias” de la persona, pasando por un filtro de razonamiento que finalmente conduzcan a una elección.
Finalmente, la comunidad científica, establece que los efectos del estrés sobre el funcionamiento cerebral pueden ser adaptativos o desadaptativos en función del nivel de glucocorticoides circulantes; teniendo repercusiones a nivel sistémico, conductual y psicológico. La exposición continua a estrés negativo o diestrés, causa vulnerabilidad en las neuronas, y potencializa en los organismos el desarrollo de múltiples enfermedades psicosomáticas o patogénicas que afectan el sistema cardiovascular, metabólico, inmunitario o nervioso, en otros casos alterar los procesos de atención, percepción y también se ha 209 evidenciado que las personas que son sometidas a estresores de alta intensidad y tiempo, a lo largo de su vida, pueden presentar enfermedades de deterioro de la memoria como la amnesia y el Alzheimer.
Este trabajo entonces, además de determinar la magnitud del impacto del estrés en los procesos de aprendizaje, memoria y habilidades cognitivas relacionadas, abre la puerta a la aplicación de este conocimiento al ámbito educativo; en las aulas, se encuentran múltiples estresores que pueden desencadenar que se altere en los estudiantes los procesos de aprendizaje, haciendo que estos puedan ser menos significativos. Sin lugar a dudas, actos como la evaluación, hablar en público, o la acumulación de trabajos puede causar estrés, alterando como ya se sabe, los procesos de recuperación de la memoria, la toma de decisiones y la resolución de problemas, desencadenando que el sujeto cumpla con mayor efectividad su tarea (en el caso de que los niveles de estrés sean moderados) o fracase completamente en ella, (si los niveles de estrés son demasiado altos). Es necesario entonces, continuar este proceso investigativo en dirección al campo educativo y reevaluar las consideraciones didácticas en dirección a la neurociencia del aprendizaje y la memoria, de manera que se puedan potencializar estos procesos a partir del conocimiento aquí adquirido, es más, se deben realizar investigaciones prácticas teniendo en cuenta no sólo los factores del aula, sino del contexto socio cultural, las emociones y la personalidad misma. Sin duda, se puede afirmar, que una persona que este encargada de dirigir procesos de aprendizaje en otros, y evaluarlos (memoria), debe conocer como a nivel neuronal se llevan a cabo estos procesos, además de los factores que pueden interferir en su ejecución; con el fin, de que las variables que pueden modificarse a favor del aprendizaje y la memoria, sean controladas, de manera que estos procesos se puedan optimizar. Es claro, que las investigaciones deben basarse en paradigmas bien definidos que permitan avances significativos en la educación no exclusivamente con bases pedagógicas, sino bajo concepciones neurocientífica actuales.
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227
13. ANEXOS:
Categoría: NEUROCIENCIA
Criterios: Cerebro.
1. ¿Cuál es la estructura y función del cerebro? 2. ¿Cuáles son las tecnologías encargadas del conocimiento de la estructura y función del cerebro? 3. ¿Qué estructuras cerebrales se encargan del proceso de aprendizaje y la memoria? 4. ¿Cuál es la función fundamental de la neurona? 5. ¿Cómo se comunican las neuronas? 6. ¿Cómo ocurren los procesos de sinapsis eléctrica y química, y que diferencias comprenden? 7. ¿Cómo se modifica la sinapsis durante la consolidación del aprendizaje? 8. ¿Qué bases neuronales están encargadas de la asociación del estrés?
Criterio: Conducta:
9. ¿Cómo se explican las formas de percepción? 10. ¿Qué son los neurotransmisores y como regulan la conducta? 11. ¿Qué sucede en la mente humana en el momento de la toma de decisiones y los juicios de valor?
Criterios: Desarrollo Cognitivo:
12. ¿Cómo se concibe la atención y cuáles son los procesos atencionales? 13. ¿Cómo se explica el proceso de solución de problemas? 14. ¿Cómo los procedimientos de resolución de problemas están relacionados con el aprendizaje y la memoria?
228
Categoría: APRENDIZAJE Y MEMORIA.
Definición Aprendizaje y Memoria. Criterio: Memoria implícita. 1. ¿Qué es la memoria Implícita? 2. ¿De qué manera se generan hábitos al interior de un individuo? 3. ¿Cómo se define el aprendizaje perceptivo y qué teorías se han desarrollado? 4. ¿Qué es el condicionamiento clásico y cuáles son sus representantes más significativos? 5. ¿En qué consiste condicionamiento instrumental y cuáles son sus representantes más significativos? 6. ¿En qué consiste y como sucede el proceso de adquisición del aprendizaje motor y cuál es su importancia?
Criterios: Memoria explicita:
1. ¿Qué es la memoria Explícita? 2. ¿A que hace referencia la memoria semántica? 3. ¿Cómo se define la memoria episódica? 4. ¿Qué es la memoria de Operativa o de Trabajo? 5. ¿Cómo se consolida la memoria de corto a largo plazo?
Subcategoría: Estrés. Criterio: Definición 1. ¿Cuáles son las principales definiciones de estrés que se manejan en la actualidad?
2. Históricamente, ¿Quiénes han sido los representantes de mayor relevancia en
cuanto al desarrollo del concepto del estrés?
Criterio: Estímulos. 3. ¿Qué es un estresor y que clasificaciones se pueden encontrar?
4. ¿Qué se entiende por Homeostasis y alostasis?
Criterio: Respuesta – SGA (síndrome general de adaptación) 5. ¿Cupales son las hormonas del estrés?
6. ¿Cuáles son las fases del estés?
7. ¿Cómo se desencadena el proceso de respuesta al estrés y como se efectúa? 229
Criterio: interacción. 8. ¿Cuál es el impacto del estrés en la salud?
9. ¿Cómo el estrés afecta los procesos de aprendizaje?
10. ¿Cómo el estrés afecta los procesos de aprendizaje del hipocampo?
11. ¿Qué efectos induce el estrés en la amígdala cerebral?
12. ¿Cómo el estrés puede afectar los procesos desarrollados en la corteza prefrontal?