El Anlisis Experimental de la Conducta:Algunos modelos experimentales de inters para las neurociencias

Pulido Rull Marco Antonio,* Calzada Moyao Jos Luis*

* Laboratorio de Condicionamiento Operante, Universidad Intercontinental.

R UR E S U M E NA pesar de que el Anlisis Experimental de la Conduc-ta y las neurociencias, colaboran de manera estre-cha en los Estados Unidos y en Europa, en Mxico eltrabajo interdisciplinario entre ambas disciplinas esan escaso. En este trabajo se sealan las con-gruencias epistemolgicas entre ambas disciplinas.Tambin se describen algunos modelos experimen-tales que pueden resultar tiles para el trabajo delos neurocientficos. Especficamente se presentan losmodelos de: Adquis ic in con demora, E leccinbajo programas concur rentes y D i sc r im inacintemporal.

r s a eP a Pa lab ras c lave : An l i s i s Exper imenta l de laConducta, trabajo interdisciplinario, modelos experi-mentales.

i l A ys iThe Exper imental Analys i s i A y i l sThe Exper imental Analys i s : S ex a v e iof Behavior : Some exper imental

el f eu enmodels for the neurosciences euel f enmodels for the neurosciences

A B S T R A C TThe Experimental Analysis of Behavior has a closeinterdisciplinary collaboration with neuroscientists inboth de US and Europe; in Mexico this collaborationis sti l l infrequent. The present paper addresses theepistemological affinities between both disciplines.The paper also presents some experimental modelsthat could be useful for neuroscientists. Specifically thepaper presents the following models: Acquisition withdelayed reinforcement, Matching under concurrentschedules, and Temporal discrimination.

ey orKey words: Exper imental Analys is of Behavior,interdisciplinary cooperation, experimental models.

REVISIN NEUROLGICA

INTRODUCCIN

La relacin entre la psicologa y las neurocienciasfue inicialmente distante y caracterizada principal-mente por la desconfianza mutua.1 Detrs de estedesencuentro es posible identificar un problemaepistemolgico fundamental; sustentado ste enlo que se considera un legtimo objeto de estudiocientfico y en lo que se considera un mtodo derecoleccin de datos aceptable. En tanto la psico-loga tradicional se ocupa del estudio de la mentemetafsica y utiliza como mtodos de investigacinla introspeccin y los estudios de caso, lasneurociencias estudian el cerebro y emplean elmtodo experimental para la recoleccin de datos.2

Afortunadamente, en las ltimas dcadas se hantendido puentes tericos entre las dos disciplinasy los resultados han mostrado ser provechosos paraambas.3-6 La experiencia particular del presenteautor es la de que, al menos en los Estados Unidos(EU), la psicologa y las neurociencias entablan un

trabajo colaborativo muy estrecho, mismo que setraduce en un trabajo interdisciplinario muy rele-vante.7-9

En Mxico, la vinculacin entre las dos disciplinasde inters tiene todava espacio para crecer.Especficamente la relacin entre las neurocienciasy el Anlisis Experimental de la Conducta difcilmen-te ha explotado todo su potencial. Algunos analistasde la conducta han evaluado los efectos de diferen-tes frmacos sobre la conducta de eleccin;10

complementariamente, algunos neurocientficos hanempleado modelos animales desarrollados por el An-lisis de la Conducta como variable dependiente en eldiseo de vacunas anti adicciones.11

El propsito del presente trabajo es el de familia-rizar a los cientficos interesados en las neurocienciascon las caractersticas del Anlisis Experimental dela Conducta. La finalidad ltima es la de proporcionara estos cientficos elementos que les permitan valo-rar las distintas formas en la que el dicho paradigmapuede potenciar su trabajo.

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ANLISIS EXPERIMENTALDE LA CONDUCTA

A principios del siglo XX, psiclogos formados enlos laboratorios de psicologa experimental de Ale-mania, se integraron a diferentes universidades delos EU y rpidamente desarrollaron grupos de estu-diantes para los cuales la psicologa era una discipli-na que nada tena que ver con la filosofa.12 Un perso-naje emblemtico de esta nueva generacin depsiclogos fue Watson. Su manifiesto de 1913 dejabamuy en claro que al menos una parte de la psicologade esos aos rechazaba a la mente metafsica comoobjeto de estudio legtimo. Se propona en cambio ala conducta como el objeto de inters de la psicolo-ga (de ah el nombre del nuevo enfoque propuestopor Watson, conductismo).

Hacer de la conducta el objeto de estudio de lapsicologa tena como ventaja adicional eliminar ala introspeccin como herramienta de recopilacinde datos y sustituirla por la observacin directa(herramienta ms objetiva y acorde con el mtodode la ciencia). Watson dedic su vida a popularizar ydifundir la corriente conductista en los EU; sus do-tes como divulgador de la ciencia hicieron que elconductismo fuera identificado y reconocido den-tro y fuera del mundo universitario y acadmico.A pesar de su xito como divulgador, su aproxima-cin etolgica al comportamiento humano y su fe enel condicionamiento clsico de Pavlov como modelode construccin de la conducta compleja, resultaroninsuficientes para desarrollar un entendimiento ca-bal del comportamiento humano.13,14

A pesar de su relativo fracaso, Watson sembr unasemilla epistemolgica que germin de formas di-versas. As pues surgieron durante la primera mitaddel siglo XX diferentes conductismos (entre otros elde Hull, Tolman, Lashley, Weiss y Holt); sin embargo,el conductismo que ms adeptos recogi y cuyo de-sarrollo tecnolgico ha resultado ms amplio, fue elAnlisis Experimental de la Conducta de B. F. Skinner.En el enfoque de Skinner, el objeto de estudio lo cons-tituyen las consecuencias medioambientales de laconducta operante; es decir, la conducta de los or-ganismos se esculpe y moldea a partir de las conse-cuencias que stas tienen sobre su medio. Aquellasconductas que favorecen la adaptacin y superviven-cia del organismo en el medio ambiente, tienden aaumentar en frecuencia; por el contrario, aquellasque tienen efectos nocivos para el sujeto tienden adesaparecer. As pues, desde este punto de vista, elcomportamiento de los organismos se puede enten-

der como un proceso de seleccin por consecuen-cias, anlogo al desarrollo de nuevas especies pormecanismos de seleccin natural. Los repertoriosconductuales adaptativos permanecen y aqullos quetienen efectos nocivos sobre el sujeto desaparecen.15

Las ideas de Skinner acerca de los orgenes delcomportamiento en los organismos, se acompaa-ron de desarrollos tecnolgicos que permitieron elestudio de las correlaciones entre el comportamien-to y sus consecuencias de forma automatizada.16 Elsujeto experimental era colocado en una cmaraexperimental con un manipulandum cuya operacinproduca la cada de una plumilla sobre un rollo depapel giratorio (y adicionalmente la entrega de unabola de alimento). De esta forma Skinner evaluabasus hiptesis de seleccin por consecuencias yadicionalmente meda objetivamente el comporta-miento del sujeto. Skinner rpidamente aprendi doscosas a lo largo de sus investigaciones. En primerlugar se dio cuenta de que la cantidad de variantesque era posible utilizar para estudiar los efectos delas consecuencias sobre la conducta era virtualmenteinfinita. En segundo lugar, descubri que la ejecu-cin de diferentes especies animales en los diferen-tes procedimientos experimentales que empleaba,era muy similar. Por ejemplo, al comparar la ejecu-cin de ratas y palomas en programas de intervalofijo, encontr que en ambas especies, se observa unatasa de respuesta que incrementa de manera cadavez ms acelerada, conforme se aproxima el venci-miento del tiempo de la duracin del intervalo.Skinner denomin al patrn festn; este patrn hasido replicado por numerosos autores y en diferen-tes especies animales.17-19

Algunos de los estudiantes de Skinner emplearonel enfoque del Anlisis Experimental de la Conductapara estudiar la conducta humana. Por ejemplo, Bijouencontr que el comportamiento de los nios pe-queos es enormemente sensible a las manipulacio-nes en las consecuencias. Por su parte, Wolf encon-tr que nios autistas y/o con retraso mental, puedenaprender nuevos repertorios conductuales median-te el empleo del reforzamiento positivo.

As pues, no toda la psicologa se ocupa del estu-dio de la mente metafsica, complementariamente,no toda la psicologa emplea a la introspeccin y alos estudios de caso como herramientas de recopila-cin de datos. Al menos una parte de la psicologaestudia el mundo fsico y sus herramientas de traba-jo son la experimentacin rigurosa y la medicin dela variable dependiente mediante mtodos automa-tizados. Complementariamente, al menos una parte

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de la psicologa produce resultados sistemticos,replicables y de gran generalidad entre especies.

A continuacin se presentarn algunos arreglos ex-perimentales que han sido ampliamente exploradospor el Anlisis Experimental de la Conducta y que pue-den resultar de inters para las neurociencias. Losarreglos experimentales pueden resultar atractivospara stas como variables dependientes para sus ma-nipulaciones experimentales; complementariamentepueden resultar interesantes por s mismos comomodelos de trabajo para el desarrollo terico y la eva-luacin de hiptesis cientficas.

MODELOS EXPERIMENTALESEMPLEADOS

Adquisicin con demora

En los prrafos anteriores se present el modelogeneral de trabajo del Anlisis Experimental de laConducta. En sntesis se trata de cubculos peque-os donde se puede introducir un animal pequeo(roedor, ave o mono), el cubculo tiene unmanipulandum de metal cuya activacin produce laentrega de un reforzador (usualmente alimento).Durante muchos aos, la operacin del manipulandumfue moldeada directamente por el investigador atravs de la tcnica de aproximaciones sucesivas; sinembargo, en los aos noventas se descubri que losroedores y las palomas pueden aprender a operar elmanipulandum razonablemente rpido y aun bajo con-diciones de reforzamiento demorado, es decir bajocondiciones en las cuales la respuesta se encuentraseparada temporalmente del reforzador.20 Estudiosposteriores han mostrado que la adquisicin condemora es posible en peces21 y en monos.22 Otrosestudios han demostrado que la adquisicin de la res-puesta de palanqueo puede ocurrir incluso con de-moras de hasta 60 s y aun despus de largas historiasde entrega de alimento no contingente.23

Inicialmente el hallazgo pareca importante ex-clusivamente porque llevaba a reevaluar las capaci-dades asociativas de aves, roedores y otros anima-les; sin embargo, el modelo es interesante porqueofrece a las neurociencias una alternativa a los mo-delos de adquisicin basados en el empleo de labe-rintos. Desde inicios del siglo XX, la adquisicin denuevas conductas ha sido evaluada, principalmente,a travs de laberintos de diferente ndole.24 El usode laberintos para estudiar adquisicin representadiferentes problemas relacionados con variables ex-traas, ya que generalmente es necesario manipular

al sujeto para iniciar cada ensayo (lo cual puede re-sultar aversivo tanto al sujeto como al investigador);de manera complementaria, resulta complicado in-terpretar los resultados, ya que los tiempos y ensa-yos de cada sesin dependen en gran medida de cunfcil o difcil fue reiniciar el ensayo en cada caso.Obviamente el modelo de operante libre aqu pro-puesto limita considerablemente la interaccin en-tre el cientfico y el sujeto; adems el inicio de cadaensayo depende exclusivamente del sujeto experi-mental y as sus respuestas y los tiempos de sesinno se ven contaminados por las interacciones entreensayos.

El equipo para llevar a cabo este tipo de investi-gacin puede adquirirse de diferentes proveedoresespecializados (desafortunadamente muchos de ellosfuera del pas). Sin embargo, para este trabajo seutilizaron materiales fcilmente asequibles en el pas(acrlico, bancos de relevadores, tarjeta industrial ycomputadoras 486 descartadas por su obsolescencia).

El modelo de adquisicin con demora permitira alas neurociencias, estudiar procesos asociativos (res-puesta-consecuencia) evitando los problemas yamencionados de las preparaciones de laberintos.La preparacin tambin podra resultar interesan-te para estudiar procesos mnmicos (especficamentela capacidad del sujeto para recordar el evento queprodujo una consecuencia particular). De hecho yaexiste al menos un estudio publicado en el cual lapreparacin ha sido empleada para evaluar el efectode sustancias, que se sospecha, tienen efectos quefavorecen el aprendizaje.25

Eleccin bajoprogramas concurrentes

Una de las estrategias ms empleadas para estudiarla eleccin en organismos no humanos consiste enexponer a una paloma a un programa concurrentecon dos alternativas de respuesta.26 En un programaconcurrente dos o ms programas independientesestn vigentes simultneamente a un organismo.El sujeto puede obtener reforzamiento en una delas dos opciones o alternar entre las opciones de res-puesta; en la investigacin sobre eleccin es frecuen-te que el investigador vare la tasa de reforzamientoque produce cada opcin27 o el tipo de programa vi-gente en cada alternativa.28 Generalmente el cambiode una opcin a otra se logra mediante unmanipulandum (tecla o palanca) que permite al orga-nismo obtener reforzamiento en otra opcin de res-puesta. Programar una demora de cambio (DDC) me-

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diante una tecla o una palanca, evita que alternarentre las opciones pueda ser reforzado supersti-ciosamente por la aparicin inmediata de unreforzador al cambiar de opcin (tmese en cuentaque una parte importante de la investigacin en elec-cin se lleva a cabo utilizando programa de intervalovariable;29 as pues, la DDC, evita que se entregue unreforzador inmediatamente despus de que se operel manipulandum que inicia la DDC.

El hallazgo ms frecuente en la investigacin conprogramas concurrentes es que la tasa relativa derespuesta en cualquiera de las opciones, es igual a latasa de reforzamiento en cada una de ellas.30 La rela-cin de igualdad entre la tasa relativa de respuesta yla tasa relativa de reforzamiento, fue descrita origi-nalmente de acuerdo con la ecuacin 1:

B1/(B1 + B2) = R1/(R1 +R2)

En la ecuacin, B1 (behavior) es la tasa relativa derespuesta para la opcin B1; complementariamente,R1 (reinforcement) es la tasa relativa dereforzamiento en la opcin R1. Aunque la ecuacin 1se dise originalmente para describir el comporta-miento de palomas en programas concurrentes deIV que producen grano como reforzador, su genera-lidad entre especies ha sido ampliamente demostra-da (en humanos, peces, monos, ratas) y tipos dereforzadores (dinero, estimulacin cerebral, coca-na, aceptacin verbal).31

A pesar de la generalidad de la llamada Ley de igua-lacin, algunos investigadores han mostrado que latasa relativa de respuesta puede ser menor a la tasarelativa de reforzamiento (subigualacin) o ms ele-vada que la tasa relativa de reforzamiento (sobre igua-lacin). Precisamente para describir estas desviacio-nes de la ley de igualacin, se propuso la llamada Leyde igualacin generalizada, que se describe en laecuacin 2:32

B1/B2 = b (R1/R2)s

En la ley de igualacin generalizada se agregandos parmetros adicionales a la ecuacin 1. Elparmetro b tiene que ver con desviaciones relacio-nadas con el tipo de alternativas de respuesta querecibe el sujeto (por ejemplo, la alternativa 1 espicoteo y la alternativa 2 es pisar un pedal). Por otrolado, el parmetro s refiere la sensibilidad del orga-nismo a las diferentes frecuencias de reforzamiento.As pues, valores de s de uno o cercanas a uno acer-can al sujeto a la igualacin estricta; de forma com-

plementaria, valores menores a uno describen com-portamiento de subigualacin (y valores mayores auno describen comportamiento de sobreigualacin).

Los programas concurrentes pueden ser de inte-rs para las neurociencias por varios motivos, unode estos tiene que ver con la descripcin cuantitati-va de sus efectos. La descripcin en cuestin facilitaevaluar objetivamente los efectos de las manipula-ciones experimentales realizadas; complementa-riamente permite identificar los parmetros espec-ficos de la ecuacin que se ven afectados por lasvariables independientes. Los programas concurren-tes tambin pueden resultar interesantes para lasneurociencias, ya que permiten evaluar un mecanis-mo adaptativo fundamental para los seres vivos, lacapacidad para discriminar entre fuentes dereforzamiento que difieren en su frecuencia. Poderidentificar variables anatmicas, farmacolgicas,genticas o ambientales que modulen el funciona-miento de este mecanismo puede tener implica-ciones teraputicas y mdicas relevantes. De hechoen el mbito de las manipulaciones ambientales,33 de-mostraron que las desviaciones de la igualacin des-critas en la literatura del rea (en especial lasubigualacin) podran deberse a la falta de experien-cia de los sujetos con los programas de reforzamientoempleados. De manera complementaria, un estudiorealizado mostr que la igualacin en programas con-currentes se pierde en pacientes que padecenAlzheimer.34

Timing utilizandoprogramas de intervalo fijo

En un programa de intervalo fijo (IF) un organis-mo puede producir reforzamiento si emite una res-puesta despus de que ha transcurrido un intervalode duracin determinada. Tpicamente, una vez quela respuesta ha ocurrido, el organismo recibe alimen-to y reinicia el intervalo una vez ms. Aunque elorganismo puede responder a lo largo de todoel intervalo, el hallazgo ms frecuente es que unavez que se ha entregado el reforzador, el organismodeja de responder, las respuestas son relativamenteinfrecuentes durante la primera parte del intervalo;sin embargo, conforme se acerca nuevamente elvencimiento del intervalo el animal comienza aresponder a una tasa cada vez ms elevada, llegandoa un mximo muy cerca del momento en que termi-na el IF.35

Este patrn recibe el nombre de festn y ha sidoconsiderado como evidencia conductual de que para

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los organismos el transcurso del tiempo es una pro-piedad discriminable del medio ambiente. De hecho,en organismos que han sido expuestos durante mu-chos meses a programas de IF, eventualmente seobserva que emiten solamente unas cuantas respues-tas, justo antes de que termine el intervalo, recupe-ran el reforzador obtenido y no vuelven a emitir res-puestas hasta que el nuevo intervalo est a punto determinar.36 Este tipo de observaciones ha llevado aalgunos cientficos interesados en el estudio de ladiscriminacin temporal a disear un mtodode investigacin que se conoce como metodologa decambio. En este mtodo, el organismo es expuestodurante algn tiempo a un programa IF, posterior-mente, el organismo es expuesto a un programa detiempo fijo (TF) en el cual el alimento se entrega demanera gratuita de manera peridica y usualmenteempleando la misma duracin de tiempo del progra-ma IF. La evidencia de la discriminacin temporalocurre cuando el organismo sigue alcanzando la cimade su festn cerca del momento de la entrega delreforzador.37,38

Otro mtodo empleado para estudiar discrimina-cin temporal consiste en utilizar programas deReforzamiento Diferencial de tasas Bajas (RDB). Enestos programas, la entrega del reforzamiento ocu-rre si el organismo responde, respetando un tiempomnimo entre respuestas, por ejemplo no respon-der de nuevo antes de que hayan transcurrido 5 s.Si el organismo responde antes del tiempo preesta-blecido, entonces pierde el reforzador; generalmentela capacidad del organismo para evitar perderreforzadores, se toma como evidencia de que haocurrido la discriminacin temporal.39

Al igual que con el caso de los fenmenos de elec-cin, dentro del Anlisis Experimental de la Conduc-ta tambin se han diseado modelos para explicar ladiscriminacin temporal; sin embargo, la mayor par-te de ellos comparte los siguientes elementos:

En los organismos existe un sistema demarcapasos que emite pulsos a intervalos ms omenos regulares.

En los organismos existen capacidades mnmicasque permiten determinar cuntos pulsos ha emi-tido el marcapasos.

Los organismos poseen la capacidad de compararlos valores acumulados en la memoria con la metade tiempo planteada.

Aunque la mayor parte de los modelos de discri-minacin temporal comparten estos elementos, di-

fieren en mltiples detalles,40 algunos de los cualesprobablemente podran ser evaluados y matizadosdesde las neurociencias.

SNTESIS ARGUMENTATIVA

En sntesis, el Anlisis Experimental de la Conduc-ta puede resultar de inters para las neurocienciasdebido a que comparte con ella elementosepistemolgicos fundamentales tales como un inte-rs por el estudio del mundo fctico y una metodo-loga objetiva y experimental.

Adicionalmente, el Anlisis Experimental de la Con-ducta ha desarrollado preparaciones experimenta-les que permiten contestar preguntas fundamenta-les para las neurociencias. En este trabajo sepresentan tres de estas preparaciones; la primerapresentada aqu permite estudiar los mecanismosfundamentales del aprendizaje asociativo y la memo-ria; la segunda permite estudiar la adaptacin de lossujetos a su medio ambiente a travs de proce-sos de eleccin ptima; la tercera permite estudiar losprocesos de discriminacin temporal.

Estos procedimientos experimentales son tan slotres ejemplos del extenso legado cientfico de B. F.Skinner. Como se mencion previamente, tanto en EUcomo en Europa, ha sido posible para las neurocienciasaprovechar los desarrollos del anlisis experimental dela conducta, de formas diversas y fructferas. Se espe-ra que este trabajo sirva para interesar a losneurocientficos mexicanos en el legado de Skinner yque, al igual que sus contrapartes en otros pases, pue-dan emplearlo para el desarrollo de su disciplina.

AGRADECIMIENTOS

Los autores desean agradecer al rea de la Saludde la Universidad Intercontinental y al IPIEC-UIC por suapoyo para la realizacin de este estudio. Tambindesean agradecer a Marco Antonio Pulido Bentez porsu profesional trabajo de correccin de estilo.

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Correspondencia: Mtro. Marco A. Pulido RullAvenida Universidad, No. 1330, A, 1102

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