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CAPÍTULO 1. LA PSICOBIOLOGÍA.

LA PSICOBIOLOGÍA

La psicobiología surge en la segunda mitad del siglo XX como resultado de la integración

de conocimientos de psicología y biología con el fin de explicar la conducta humana

entendida como un proceso biológico.

A finales del siglo XIX, en la obra de Wilhem Wundt “Principios de la Psicología Fisiológica”,

se recogen las evidencias que las ciencias naturales estaban aportando acerca de la

implicación del sistema nervioso en la conducta.

EL COMPORTAMIENTO

La psicología científica como tal surge con el conductismo, para el que la conducta es un

hecho positivo, objetivo, perceptible, verificable y susceptible de ser cuantificado.

Bajo el paradigma del conductismo (estímulo – respuesta) propuesto por John B. Watson

en 1913, el comportamiento era función exclusiva del estímulo. Sin embargo, un análisis

del comportamiento sin tener en cuenta al organismo difícilmente puede lograr explicarlo

total y adecuadamente.

Robert Woodworth en 1917 propone el paradigma: estímulo – organismo – respuesta (E-O-

R), en el que se encuadra la psicobiología. De esta forma, la conducta pasa a depender

también del organismo.

No es conducta cualquier acción que podamos observar en un animal, sino solo aquella

que involucre al animal como un todo como indicaba Mariano Yela en 1974. En esta

definición se puede ver la idea de conducta global (molar) del funcionalismo americano

desarrollado por Williams James a finales del siglo XIX, que da al comportamiento una

dimensión plenamente psicobiológica.

Para los funcionalistas la forma de analizar adecuadamente los procesos mentales es

considerarlos como actos que permiten la adaptación a las circunstancias estimulares del

ambiente, frutos de la selección natural (Darwin, 1859) presentes en todos los animales.

Para la psicobiología, la conducta es el conjunto de manifestaciones públicamente

observables reguladas por el sistema neuroendocrino, mediante las cuales el animal

como un todo, en respuesta a un estímulo interno o externo, se relaciona activamente con

el medio ambiente.

Podemos encontrar otras definiciones de psicobiología:

- James Drever (1972) la define como la investigación de las cuestiones psicológicas

en el campo de la biología general.

- Mario Bunge y Rubén Ardilla (1988) la definen como el estudio científico de los

procesos conductales y mentales como procesos biológicos.

La actividad de los sistemas neuronales por sí misma no es conducta. El pensamiento

hasta que no se convierte en lenguaje o acción no es una relación con el ambiente, pero

no por ello deja de ser objeto de estudio de la psicobiología.

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LA EXPLICACIÓN DE LA CONDUCTA

La conducta es una propiedad biológica modelada por la selección natural y junto con los

otros dos elementos del paradigma E-O-R, el estímulo y el organismo, forma lo que se

denomina un complejo adaptativo.

Las características de este complejo adaptativo dependen de dos factores:

Filogénico: historia evolutiva que ha experimentado la especie. Acervo genético de la

especie a la que pertenece.

- Causas lejanas al comportamiento: conjunto de adaptaciones que capacitan a

cualquier miembro de la misma especie para recibir un determinado espectro

estimular, procesar información y emitir una respuesta conductal.

Ejemplo: fotorreceptores ultravioleta en las abejas.

Ontogénico: circunstancias en las que se desarrolla la vida del individuo. Dentro de

cada especie sus miembros no son idénticos. Por ejemplo: no todas las personas tienen

la misma agudeza olfativa ni procesan idénticamente la señal olfativa asociándola,

por ejemplo, con una sensación placentera.

- Causas próximas del comportamiento: responsables de que las características

generales de la especie se expresen de modo particular en cada individuo.

Según Richard Dawkins, 1982, “las causas genéticas y ambientales no se diferencian entre

sí. No hay razón para creer que las influencias genéticas son más irreversibles que las

ambientales”.

Factores epigenéticos: conjunto de factores ambientales que actúan modulando la

expresión de la información recogida en el genotipo. El efecto de estos puede ser

poco reversible (asociados a periodos críticos) o, gracias a la plasticidad neuronal,

favorecer procesos como el aprendizaje y la memoria.

Factores que intervienen en la causación inmediata del comportamiento: procesos de

sensación, percepción, motivación, emoción y aprendizaje.

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DISCIPLINAS DE LA PSICOBIOLOGÍA

La psicobiología ha integrado la genética, etología o la neurociencia creando un nuevo

marco de análisis del comportamiento e incorporando a su actividad investigadora todas

aquellas técnicas y objetivos particulares de dichas disciplinas. El resultado ha sido la

aparición de nuevas disciplinas que permiten hoy conocer y explicar mejor el

comportamiento humano, a la vez que abren nuevos horizontes para su estudio.

Psicología evolucionista. Parte de la base de que para comprender y explicar la

conducta humana y las características mentales, se debe estudiar su historia evolutiva.

Para ello recurre al análisis comparado de la conducta y las capacidades mentales en

el contexto de las relaciones filogenéticas entre las especies. Esto implica a otras

ciencias como la etología (estudio del comportamiento de la actividad innata o

aprendida de los animales), la neuroetología (análisis del control neuronal del

comportamiento), la ecología del comportamiento (estudia las estrategias

conductales en relación con sus implicaciones ecológicas y evolutivas) y la

sociobiología (estudia las bases biológicas del comportamiento social).

Genética de la conducta. Distingue tres tipos de enfoques: el centrado en el gen

(comienza con un efecto genético sencillo y estudia su influencia sobre la conducta),

el centrado en la fisiología (estudia los intermediarios fisiológicos entre genes y

conducta pudiendo tomar dos direcciones, averiguar los genes responsables de dichos

intermediarios fisiológicos o estudiar el efecto de estos sobre la conducta), y el

centrado en la conducta (trata de averiguar en qué medida las influencias genéticas o

ambientales afectan a la misma).

Psicobiología del desarrollo. Estudia las interacciones con las que los factores

epigenéticos modulan los condicionantes genéticos incorporados a cada individuo y

las consecuencias de estas sobre la conducta.

Disciplinas que estudian los condicionantes innatos de la conducta:

Psicología fisiológica. Estudia las bases biológicas del comportamiento intentando

explicar los cambios en el organismo durante el desarrollo de una conducta.

Psicofarmacología. Estudia las características estimulantes de los fármacos y las drogas

de abuso así como la influencia que sobre ese efecto tienen las variables ambientales.

Psicofisiología. Estudia sin manipular el SN los cambios fisiológicos producidos en

humanos ante determinadas situaciones o estímulos.

Psicoendocrinología. Estudia los mecanismos por los que las hormonas afectan a la

conducta y a los procesos psicológicos y como estos a su vez pueden influir en la

liberación y funcionamiento de las hormonas.

Neuropsicología. se centra en conocer las estructuras del SN que participan en los

procesos psicológicos humanos superiores, aprendizaje, memoria, lenguaje, procesos

cognitivos, procesamiento de información, resolución de problemas y procesos

emocionales, estos mismos objetivos pero bajo el contexto más amplio que ofrece la

neurociencia son competencia también de la Neurociencia Cognitiva la cual centra

sus estudios en el ser humano.

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LA INVESTIGACIÓN EN PSICOBIOLOGÍA

La psicobiología es una ciencia empírica y comparte la visión científica del mundo, el

método científico y los objetivos generales de la ciencia. El objetivo de cualquier ciencia

es explicar los fenómenos que estudia.

EL MÉTODO CIENTÍFICO

El conocimiento científico es aquel que se obtiene mediante la utilización del método

científico, es decir, el método hipotético-deductivo, que hace referencia al planeamiento

y verificación de hipótesis y, a partir de ahí, a la formulación de leyes y teorías.

A continuación se resumen las etapas del método científico:

1. Observación: información suministrada por la experiencia. Comprende el

planteamiento general de un problema. Dentro están los hechos que se tratan de

explicar y el control y aceptación de dichas explicaciones, pero sin el acopio de datos.

2. Hipótesis: Se formulan hipótesis que sirven de guía a la investigación determinando qué

tipo de datos son relevantes, estableciendo posibles variables en el problema y la

metodología a seguir. Debe ser verosímil, guardar alguna relación con conocimientos

previos y ser susceptible de comprobación empírica.

3. Contrastación empírica: se contrastan los casos concretos deducidos a partir de las

hipótesis. A medida que aumenta el número de casos favorables, mayor será el apoyo

empírico con que cuenta la hipótesis y aumenta su grado de verisimilitud.

4. Para probar empíricamente las hipótesis se puede optar por la observación (registrar

variaciones y medir variables sin manipularlas) o por la experimentación (modificar las

condiciones de contrastación para comprobar la hipótesis).

5. Ley científica: conclusiones obtenidas a partir de la observación y experimentación.

Supone relacionar los datos obtenidos con la hipótesis planteada permitiendo explicar

las relaciones que se dan entre los hechos observados.

6. Teoría: agrupación de una serie de leyes para explicar fenómenos diversos que

permiten una comprensión unificada de los mismos, de carácter más general que el

descrito por cada una de las leyes.

El conocimiento científico siempre es provisional y susceptible de revisión cuando nuevos

datos u observaciones reemplazan a los planteados existentes.

OBSERVACIÓN HIPÓTESIS CONTRASTACIÓN

EXPERIMENTACIÓN

OBSERVACIÓN

LEYES TEORÍAS

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LAS ESTRATEGIAS DE INVESTIGACIÓN

La psicobiología trata de explicar la conducta humana a través del funcionamiento del

sistema nervioso y del organismo en general. Las estrategias para explicar la conducta

implican contestaciones experimentales y observacionales.

Contrastaciones experimentales. engloba dos grandes estrategias:

- Intervención conductual. La conducta actúa como variable independiente y el

organismo como variable dependiente. Se manipula el ambiente para producir alguna

modificación conductal concreta evaluándose el efecto de dicha manipulación sobre

el organismo. Ejemplo: una rata que aprende a apretar una palanca para conseguir

comida.

- Intervención somática. La conducta actúa como variable dependiente y el organismo

como variable independiente. Se producen alteraciones sobre el organismo y se

evalúan sus efectos sobre la conducta. Ejemplo: lesión del hipotálamo de una rata

para ver si influye en la conducta sexual.

Contrastaciones observacionales. Se emplean cuando no es posible utilizar una

contrastación experimental. Siendo la aproximación correlacional (observación de

covariaciones entre medidas biológicas y conductuales) la única forma posible de dar

una explicación a la hipótesis de partida.

Ejemplo: verificar si ciertas sustancias producen malformaciones en fetos humanos sería

imposible experimentarlo, pero podemos estudiar si existen relaciones entre niños con

malformaciones y exposición de las madres).

LOS MODELOS ANIMALES

Por razones éticas, muchos experimentos se deben realizar con animales. La validez de la

utilización de modelos animales está al amparo de la Teoría de la Evolución, ya que

gracias a ella sabemos que los animales están emparentados filogenéticamente.

El hecho de que dos especies realicen conductas similares, nos pueden indicar que

ambas conductas son homólogas, es decir, no sólo es equivalente el resultado, sino

también los procesos y estructuras implicados en dichas conductas, debido a la herencia

compartida de un antepasado común.

CONTRASTACIÓN

EN

PSICOBIOLOGÍA

EXPERIMENTACIÓN

INTERVENCIÓN

SOMÁTICA

INTERVENCIÓN

CONDUCTUAL

V.I. ORGANISMO

V.D. CONDUCTA

V.I. CONDUCTA

V.D. ORGANISMO

OBSERVACIÓN APROXIMIACIÓN CORRELACIONAL

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La generalización debe hacerse con suma prudencia, pues procesos de analogía o de

convergencia evolutiva pueden conducir a que la distancia filogenética entre dos

especies parezca más corta de lo que es, o a que lo que creemos homólogo entre dos

especies sea únicamente análogo, es decir, que la similitud no sea debida a la herencia

compartida de un antepasado común.

De la misma forma, las pérdidas selectivas a lo largo de la evolución pueden llevar a dar

por nuevos, procesos observados en una especie filogenéticamente más reciente que en

otra que no los presenta, cuando en realidad puede tratarse de un proceso ya existente

en otras especies filogenéticamente más antiguas, pero perdido a lo largo de la evolución

en algunos linajes.

En la investigación psicobiológica han resultado muy útiles los modelos de conducta

animal empleados para el estudio de diferentes procesos. Se han estudiado aquellas

conductas que de forma natural están presentes en todos los miembros de la especie

(comer, luchar, aparearse…) así como conductas aprendidas.

Los procesos de aprendizaje y memoria son de enorme interés para la psicobiología y

ampliamente estudiados en diferentes especies animales utilizando tanto métodos de

condicionamiento tradicionales como aquellos diseñados para simular situaciones

parecidas a las de su entorno natural.

Los modelos animales también han sido utilizados para el estudio de trastornos afectivos e

incluso para la investigación de conductas adjetivas.

Sin la utilización de modelos animales en los que poder relacionar a través de la

experimentación conducta y funcionamiento del SN, hubiera sido imposible avanzar en el

conocimiento de las bases neuronales de nuestro comportamiento.

TÉCNICAS DE LA PSICOBIOLOGÍA

Algunos de los procedimientos utilizados con más frecuencia para estudiar el sistema

nervioso, con el objetivo de explicar la conducta son:

Lesión o ablación experimental. Es uno de los métodos más usados en neurociencia y

está basado en el hecho de que la destrucción de una zona del encéfalo altera las

funciones que esta zona controla y afecta a la conducta. Se realiza básicamente en

animales, pero también se estudian lecciones cerebrales que muchas personas sufren

por diversas causas y los déficits conductuales que producen.

La lesión experimental requiere gran precisión, para lo cual se utiliza un aparato

estereotáxico, que permite la localización de las estructuras cerebrales siguiendo las

coordenadas tridimensionales dadas en un atlas estéreotáxico para la colocación del

electrodo o la sustancia específica que provocará la lesión.

Un grupo de animales controles es sometido al mismo procedimiento, menos a la

lesión, con el fin de asegurar que los efectos conductales son consecuencia de esta y

no del procedimiento quirúrgico, la anestesia o el daño al introducir el electrodo.

Después se sacrifica al animal y se prepara el tejido cerebral mediante diversos

procedimientos histológicos para verificar la localización exacta de la lesión cerebral

mediante la utilización del microscopio.

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También los neurocirujanos utilizan aparatos estereotáxicos en humanos para efectuar

determinadas lesiones en algunas patologías, como puede ser el Parkinson, cuando los

temblores son muy fuertes. En este caso la verificación de la localización del electrodo

se realiza mediante imágenes de resonancia magnética.

Existen diversos modos de producir la lesión (mecánicos, eléctricos, químicos y por

enfriamiento), algunos posibilitan que esta sea reversible.

Estimulación. Persiguen producir artificialmente cambios fisiológicos que se supone

ocurren de forma natural en el SN del animal, con el fin de obtener información acerca

de las estructuras y mecanismos biológicos que pueden encontrarse involucrados en

una conducta determinada. Como en el caso de la lesión, se emplea el aparato

estereotáxico y mediante estimulaciones eléctricas o químicas se activan las neuronas.

La química puede realizarse mientras se observa la conducta animal, pero necesita un

aparato permanente fijado al cráneo. Si se realiza sobre una sola neurona

(microiontoforesis) junto a la pipeta se inserta un microelectrodo que registra la

actividad de la neurona en respuesta a la sustancia administrada.

Registro de la Actividad Neuronal. Nuestra conducta y los procesos psicológicos son

resultado de la actividad de los circuitos neuronales asociada con cambios eléctricos,

metabólicos y químicos.

- Los cambios eléctricos producidos durante la actividad neuronal pueden registrarse

mediante microelectrodos que permiten registrar la actividad eléctrica de neuronas

individuales. Este procedimiento se puede llevar a cabo en animales anestesiados

(preparaciones agudas) o realizar un registro crónico que permita observar la

actividad neuronal mientras el animal realiza una determinada conducta. Se

implantan mediante cirugía estereotáxica y se fijan al cráneo con cemento dental.

En otras investigaciones que se requiere registrar la actividad eléctrica de miles de

neuronas se utilizan macroelectrodos. En el encéfalo humano se utiliza para detectar

zonas con una actividad eléctrica anormal fuente de convulsiones y extraer el foco.

- El aumento de la actividad metabólica puede medirse mediante la técnica 2-DG

(2-desoxiglucosa). Para ello se inyecta 2-DG con marcador radiactivo. Esta molécula

tiene una estructura análoga a la de la glucosa, principal fuente de energía del

encéfalo, pero no puede ser metabolizada por sus células. Las neuronas más activas

captarán más 2-DG y acumularán una cantidad proporcional a su actividad.

Después de que el animal haya realizado la conducta objeto de la investigación, para

descubrir qué regiones del SNC han estado involucradas, se debe sacrificar al animal,

extraer su encéfalo y seccionarlo para someterlo a una prueba de autorradiografía

(exponer las secciones a una solución que contiene un ligado radiactivo para un

receptor determinado y guardarlas en la oscuridad durante unos días, donde hay más

2-DG se marcará más actividad).

La autorradiografía con otras moléculas marcadas radioactivamente puede detectar

la densidad de receptores para los neurotransmisores, los neuromoduladores y las

hormonas, y detectar los cambios en determinados comportamientos (autorradiografía

funcional).

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Otras técnicas para determinar qué zonas del encéfalo están activas durante una

determinada conducta se basa en el hecho de que cuando las neuronas son

estimuladas, determinados genes, denominados genes de expresión temprana, se

activan y dan lugar a la síntesis de proteínas específicas que se unen a los genes del

núcleo. La presencia de estas proteínas indica que las neuronas acaban de ser

activadas. Una de estas proteínas recibe el nombre de Fos. Después de sacrificar al

animal se extrae el encéfalo, se secciona y se sigue un procedimiento para marcar

esta proteína. Las proteínas pueden localizarse mediante técnicas

inmunocitoquímicas, basadas en reacciones inmunitarias del organismo.

Estos procesos inmunocitoquímicos se han utilizado también para localizar las neuronas

que sintetizan diferentes neurotransmisores al marcar enzimas (moléculas de naturaleza

proteica) implicadas específicamente en le síntesis de un determinado

neurotransmisor. Esto solo es posible tras la muerte del animal.

Para registrar la liberación de neurotransmisores o neuromoduladores en determinadas

regiones de un animal vivo, utilizaremos un método llamado microdiálisis, que consiste

en mediante una sonda con membranas permeables y una solución salina extraer los

neurotransmisores liberados por las neuronas y ser analizados por HPLC (método muy

sensible, cromatografía líquida de alta eficacia).

Estudio del cerebro humano in vivo. Se utilizan tanto métodos de registro

electrofisiológico como técnicas de neuroimagen.

- Electroencefalograma (EEG). Es un procedimiento para registrar la actividad eléctrica

de grandes regiones del encéfalo humano. Fue iniciado en la década de 1920 por

Hans Berger, que observó que era posible registrar el potencial eléctrico del cerebral

mediante electrodos situados en el cuero cabelludo. Los registros de EEG son útiles

como herramienta de investigación y diagnóstico en cuanto a que ciertos patrones de

ondas cerebrales se asocian con estados conductuales específicos y algunas

alteraciones neurológicas como la epilepsia.

Por ejemplo: ondas beta propias de una persona alerta y en estado de vigilia, las alfa

se asocia a la relajación con los ojos cerrados y las delta se asocian al sueño.

Los potenciales relacionados con determinadas situaciones son conocidos como

potenciales evocados (PE). El problema es que la señal de un PE es muy débil en

comparación con la señal del EEG que enmascara dicho potencial. Para aumentar la

proporción de la señal sobre el ruido del EEG se realiza un promedio a partir de un gran

número de ensayos (potenciales evocados promediados).

El registro encefalográfico permite una buena resolución temporal (cambios rápidos

de la actividad nerviosa) pero una deficiente resolución espacial (detectar diferencias

de localización espacial) Por ello se combina con técnicas de neuroimagen que

proporcionan resolución espacial.

- Magnetoencefalograma (MEG). Mide sobre la superficie del cráneo los campos

magnéticos producidos por la actividad eléctrica del cerebro. La principal ventaja

sobre el EEG es que además de proporcionar información sobre la actividad eléctrica

de las neuronas, permite la localización tridimensional del grupo neuronal que genera

el campo medido. Es de especial utilidad para generar imágenes funcionales del

cerebro cuando se tiene la sospecha de un trastorno pero no se tiene evidencia de

anormalidad anatómica alguna.

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- Tomografía axial computarizada (TAC). Comenzó a principios de los 70. Consiste en

pasar haces de rayos X siguiendo un plano horizontal del encéfalo en muchos ángulos

diferentes. Las imágenes obtenidas se combinan mediante técnicas informáticas para

dar una imagen tridimensional del encéfalo. La absorción de rayos X varía según la

densidad del tejido, por lo que puede ser muy útil para visualizar, por ejemplo, los

ventrículos cerebrales pero proporciona un contraste deficiente de la sustancia blanca

(fibras) y gris (núcleos celulares) del encéfalo. Por este motivo y por la radiación se

restringe a la práctica clínica.

- Resonancia magnética nuclear (RMN). Utiliza un imán de gran tamaño y se basa en el

principio de que el núcleo de un átomo de hidrógeno gira orientándose en la

dirección del campo. Con esta técnica se obtienen imágenes en los tres planos del

espacio y permite una buena resolución espacial más precisa que la del TAC.

- Tomografía por emisión de positrones (TEP). Mide la actividad metabólica de las

regiones cerebrales, utilizando un marcador radiactivo unido a una sustancia que

nuestro organismo utiliza, por ejemplo 2-DG, que se inyecta en el torrente sanguíneo.

No mide directamente la actividad nerviosa de una determinada estructura, mide el

estado del metabolismo y se basa en el supuesto de que este aumenta en aquellas

zonas donde aumenta la actividad neuronal. Está siendo utilizada para investigar las

zonas del cerebro implicadas en determinadas funciones cognitivas. Es muy útil para

detectar la densidad de receptores de neurotransmisores y visualizar los sitios de acción

de los fármacos. Como desventajas, no permite una localización anatómica precisa y

usa sustancias radiactivas.

- Resonancia magnética funcional (RMf). Es otra alternativa para visualizar la función

encefálica basándose en las diferencias en el metabolismo local. Mediante este

procedimiento se detecta el aumento del aporte de oxigeno en sangre en las regiones

encefálicas más activas. La resolución espacial es superior a otras técnicas de

imágenes funcionales. Y además utiliza las señales propias del encéfalo sin

radiactividad, se pueden realizar observaciones repetidas en el mismo sujeto.

Combinada con RMN se pueden inferir cambios funcionales atribuidos a zonas

concretas del encéfalo y relacionarlos con procesos psicológicos, por lo que es un

avance importante en la investigación psicobiológica. Entre las desventajas está el

coste de los equipos y la falta de espacio y movilidad que tienen los sujetos

experimentales.

Cada una de estas técnicas presenta ventajas e inconvenientes, lo que implica que el

progreso en el conocimiento dependa en muchos casos de su utilización combinada. Aún

así, han abierto grandes posibilidades a la investigación de las bases neuronales de los

procesos psicológicos.

Para finalizar es conveniente resaltar dos aspectos. En primer lugar, que toda técnica es

falible en mayor o menor grado; y en segundo lugar, que las herramientas sólo suponen

una herramienta y no un fin para la psicobiología.