Técnicas de Investigación en psicobiología de la conducta Humana

Características Generales de las técnicas de investigación en psicobiología

Según si son invasivas o no invasivas

Técnicas invasivas: Aquellos métodos a partir de los cuales
se introduce algún elemento en el organismo del sujeto causando malestar físico o generando efectos nocivos o secundarios conocidos

Técnicas no invasivas: Aquellas técnicas que no introducen
ningún elemento en el organismo del sujeto, no causan malestar físico o no tienen efectos nocivos o secundarios conocidos

Además del estudio del SNC
puede realizarse "in vivo" o por "post Mortem"

Estudios in vivo: permiten estudiar en directo
el funcionamiento de SN tanto en estado de reposo
o mientras se realizan diferentes tareas cognitivas

Técnicas post Mortem: Permite el estudio de Elementos
y estructuras del cerebro de forma mas detallas
después del fallecimiento del sujeto.

Técnicas de Registro de la actividad Neuronal

Se Sabe que la actividad neuronal
produce cambios eléctricos y químicos
en la neuronas.
Existen varias técnicas como Directa
la actividad neuronal, tanto eléctrica
como la química mientras el sujeto realiza
algunas tareas cognitivas de interés:

Registro de Actividad eléctrica neural

Permite registrar los potenciales de acción
(PDA) que de dan en una neurona o varias
(en sus Axones), así como los potenciales Post
post sinápticos que se dan.
El registro se realiza mediante electrodos plantados
en la zona del cerebro que se pretende estudiar.
Estos registros se pueden realizar sobre una sola
neurona o sobre múltiples neurona según el objetivo
de estudio. Los electrodos que se utilizan en los
registros de una y de múltiples unidades difieren en
su tamaño: los registros Único reciben el nombre
de microelectrodos mientras que los de múltiples
unidades son los macro electrodos

Registro de una sola unidad:
puede estudiarse tanto la actividad
intracelular de una célula (cambios
de potencial de membrana) como
la actividad extracelular (tasa de
disparo de la neurona

Registro de múltiples unidades
permiten registrar la actividad
eléctrica (señales El eléctricas) de un gran
numero de neuronas en un área determinada
cerebral mediante un registro representado
por la suma de la actividad de las neuronas

Registro de actibvidad quimica

Permite Conocer y analizar:
Las secreciones de Neurotransmisores y
neuromoduladores por parte de las Neuronas
también Conocer si existe metabolitos de degradación
de estos neurotransmisores

Permite estudiar:
Los cambios eléctricos y Químicos que se producen
en el cerebro cuando el sujeto realiza una tarea
determinada que interesa estudiar

Ejemplo:
La técnica de neuroimagen de la tomografía por emisión
de positrones (PET).
Inyectar el percusor de la Dopamina la L-DOPA marcada
radiactivamente y esta será captada por las neuronas
que sintetizan Dopamina

La estimulación de Areas concretas del SN
es una técnica que permite saber en que funciones participa
el área estimulada en concreto, observando que cambios conductuales se producen en sujeto después de dicha estimulación (Puede ser eléctrica o Química)
Ejemplo: la estimulación cerebral profunda se utiliza como método terapéutico estimulando areas cerebrales mediante
electrodos con el objetivo de mejorar algunas funciones Cerebrales efecto de caso la enfermedad de Parkinson o depresiones mayores.
EL funcionamiento de la estimulación es el siguiente

La estimulación eléctrica:
mediante electrodos implantado en areas concretas del cerebro se hace pasar una corriente eléctrica de baja intensidad que estimulara la actividad de las neuronas próximas de la punta del electrodo

Estimulación Química:
Se produce inyectando Determinadas sustancias en areas
concretas del cerebro a travez de una canula (pequeñas cantidades de aminoacidos excitatorios como el glutamato)

Este conjunto de técnicas mide el registro de actividad del SN a partir de técnicas de registro situadas en la superficie corporal y concretamente lo hace en el SNC, Sistema nervioso Somático y Sistema Nervioso Autónomo

Esta Técnica se ha utilizado en el estudio de los mecanismos del sueño y de las emociones.

Por ejemplo:
Electroencefalograma (EEG): Permite registrar In vivo y en el tiempo real la actividad eléctrica Cerebral de forma global Utilizando una serie de electrodos situados estratégicamente en diferentes zonas de la superficie del cuero cabelludo.
Polígrafo: es una técnica que convine diferentes tipos de registros psicofisiológicas como son la frecuencia cardiaca, la taza respiratoria y la conductancia de la piel para saber si el sujeto dice o no la verdad

Con la incorporación del uso de técnicas de estudio del SNC se puede obtener información valiosa que nos permita entender y explicar cientos de procesos desde nuestro propio comportamiento y funcionamiento como humano hasta el origen y evolución de las diferentes patologías mentales.
De esta manera las técnicas de Neuroimagen que se Utilizan tanto en la practica clínica como en las investigaciones científicas nos permiten estudiar el SN de las formas detalladas.
las características de las principales técnicas información que ofrecen en relajación al funcionamiento del cerebro sin patología así como su interpretación.

Resonancia magnética (RM)

Se ocupa en el campo de las neurociencias es aspecto mas importante es que la RM no utilizan Rayos X (radiaciones) así como tampoco Radioisótopos, sino que se basa en la utilización de ondas electromagnéticas a una frecuencia de radio de orden de los megahertzios.

Características y ventajas principales:
La RM es la técnica por la cual se obtiene
imágenes del interior de nuestro cerebro
(se puede ampliar en todo nuestro organismo)
a partir de ondas que emiten los átomos de
hidrogeno al ser activados por ondas electromagnéticas.

El escáner de RM esta constituido a su vez por un potente
campo magnético, cuando situamos el sujeto bajo este campo
los protones de sus átomos se aliena respecto a el.

Cuando se envían el pulso de ondas electromagnéticas solo los átomos de hidrogeno que se encuentre en un estado determinado denominado "Paralelo" Podrán adquirir la energía de las ondas y posteriormente emitirlas

La RM ofrece diferentes tipos de imágenes en el espacio
y imágenes potenciadas en T1 o en T2. Según cual sea el objetivo de estudio los profesionales usan una u otra

Imágenes T1:
Adecuadas para estudiar aspectos anatómicos y es útil emplearlas cuando queremos observar patologías que cursan con cambios morfológicos por ejemplo Tumores Cerebrales

Imágenes en T2:
Son mas apropiadas Utilizarlas para obtener información más de tipo fisiopatológica como por ejemplo enfermedades neurodegenerativas

Las imágenes obtenidas en RM Suelen estar conformadas, por diferentes tonos de grises que nos permiten observar y contrastar los tejidos así como estructuras que adquieren colores como el blando y el negro.

Imagen T1

Color Gris
Sustancia Gris

Color Negro
LCR
Aire

Color Blanco
Grasa
Sustancia Blanca
Hemorragia

Imagen T2

Color Gris
Sustancia Gris
Grasa

Color Negro
Sustancia Blanca
Aire

Color Blanco
LCR
Tumores
Agua

La RM Funcional (RMf):
Es una de las técnicas no invasivas que permiten registrar la actividad cerebral "in vivo" y además en tiempo real.
Para evaluar cambio hemodinámicos en el cerebro y mapear la respuesta neurofisiológica ante diferentes estímulos:
sensoriales, motores y cognitivos

El origen de los cambios en la señor de fMRI es debido a las alteraciones locales en la oxigenación del tejido relacionas con variaciones en la actividad neuronal del sujeto.
De ahy que esta técnica se conozca como imágenes por efecto "blood oxygenation Level dependent (BOLD):
Se basa en los cambios en la concentración local de desoxihemoglobina en los vasos sanguíneos

Algunas limitaciones:
Aparecer activas Zonas cerebrales que no están directamente implicadas en la realización de la tarea, sino que se activan por otras causas que se desconocen y no se pueden controlar

Tomografía por emisión de
positrones

PET: es una técnica neuroimagen funcional que es de gran utilidad tanto para diagnosis clínica en patología (oncología, neurología, psiquiatría) como para estudiar el funcionamiento del metabolismo del organismo. PET se utiliza radiación ionizante es decir para obtener una imagen es necesario introducirle al paciente un marcador radiactivo este se administra atreves de la tres vías posibles: Venosa, ingerida o inhalada.
Principios físicos en lo que se basa esta técnicas:
física Molecular, la estructura atómica y el fenómeno de la reactividad.

La PET el funcionamiento de esta técnica es la siguiente:
una vez se le inyecta al paciente el radiofármaco este se acumula en la zona del organismo que queremos observar y empieza a emitir energía en forma de rayos Gamma. La maquina de PET tiene una serie de dispositivos que son capases de detectar este tipo de energía y por tanto medir la cantidad de radio fármaco adsorbido en el organismo

Tomografía axial computadora

TAC:
Es otra técnica de neuroimagen que se utiliza para el diagnostico e investigación y permite observar el interior de nuestro organismo a Través de cortes milimétricos trasversales del eje céfalo-caudal mediante la utilización de rayos X

El funcionamiento General es el siguiente:
situamos al paciente en la maquina, un radio X atraviesa su cuerpo y es captado por el detector, esta información se traduce en una imagen y posteriormente esta información será interpretada.
Una imagen de TAC veremos que las estructuras de densidad (Huesos o Sangre en Abundancia) presentan un color brillante mientras que las estructuras o tejidos menos densos (Grasa o liquido Cefalorraquídeo.
Cuando realizamos un TAC, que para aumentar la definición de la imagen, se recurre a determinados radiofármacos que nos permite obtener una imagen mucho mas nítida.

Interpretación de un TAC según la estructura o tejidos y su tono de color

Estructura O tejido Apariencia en la Imagen de una TAC

Sustancia Gris Blanco

Sustancia Blanca Gris

Hueso Muy Blanco

Calcificaciones Blanco

Grasa Negro

Sangre Blanco

Aire Muy negro

LCF Gris Oscuro

Características, ventajas y limitaciones

Un aspecto importante que el TAC no debe confundirse con la radiografía convencional puesto que utiliza un haz que además de ir bien dirigido hacia la estructura que nos interesa.
la TAC puede distinguir diferentes densidades que nos permiten diferencias distintos tejidos y estructuras.
Esta técnica es que puede detectar anormalidades de 1 a 2 mm de tamaño precoz de patologías.
Es una técnica cuyo costo no es tan elevado como el de la RM, es mas rápida (Resolución temporal elevada) y tiene mas disponibilidad.
es una técnica que únicamente Genera las imágenes en los planos axial o transversal (diferente a la RM) y el uso de radiofármacos que en ocasiones requieren de una dosis elevada de radiación que no es apropiado para todos los sujetos

Electroencefalografia

(EEG) es una técnica que permite registrar la actividad eléctrica cerebral que subyace a diferentes procesos cognitivos , motores e incluso sensoriales.
La técnica se basa EEG solo se centra en aquellos potenciales eléctricos que se producen en la corteza cerebral y las regiones directamente relacionadas con ella. Para registrar la actividad eléctrica cerebral, se coloca en la cabeza del sujeto una serie de electrodos de tipo superficial que se colocan sobre el cuero cabelludo del sujeto.
Además es necesario que los electrodos se dispongan en un orden determinado y para ello existen diferentes sistemas como el de Illinois, Montreal o Lennox, pero el mas utilizado en el mundo es el conocido "Sistema 10-20"
En cuanto a su aplicación clínica la EEG se a utilizado mucho para estudiar enfermedades neurologías como la epilepsia.

Normalmente el tipo de ondas que se recogen en un cerebro sin patologías son:

Ondas ALPHA:
Su frecuencia se encuentra entre 8 y 13 HZ.
se obtienen en estados en los que el sujeto se encuentra despierto con los ojos cerrados y relajado en un ambiente libre de estímulos inesperados

Ondas Beta:
Su frecuencia oscila entre los 14 y 30 HZ.
Se obtienen cuando el sujeto esta en vigilia realizando alguna actividad que le suponga estar en alerta o tención, como por ejemplo conducir, estudiar, leer, etc.

Ondas Theta:
su frecuencia se encuentra entre los 4 y 7 HZ.
Suelen aparecer en estados de sueño.

Ondas Delta:
Su frecuencia se encuentra por debajo de los 3,5 HZ.
aparece en estados de sueño profundo y en algunas patologías cerebrales

Magneto encefalografía

La MEG es una técnica de neuroimagen funcional no invasiva que permite registrar la actividad cerebral. Concretamente, la MEG capta los pequeños campos magnéticos generados por los potenciales postsinápticos (tanto excitatorios como inhibitorios), producidos por las dendritas apicales de las neuronas piramidales localizadas en los surcos cerebrales.

Ventajas de la MEG y principales Desventajas:
esta técnica permite las señales neuronales en un tiempo real (Buena resolución temporal); sin embargo al ser un instrumento muy sensible puede registrar diferentes artefactos tanto medioambientales como los provocados por materiales ferromagnéticos, lo que constituye una de sus principales desventajas

Utilización de MEG:
La epilepsia la patología vascular traumatismo cráneo encefálicos enfermedades neurodegenerativas, tumores y depresiones o esquizofrenia entre otros. para procesos cognitivos básicos como el lenguaje, la memoria, la percepción o las funciones ejecutivas en los sujetos sin patología cerebral

Estimulación magnética transcraneal

EMT:
Es la técnica no invasiva que consiste en inducir una corriente en el cerebro a través de un campo magnético con el objeto de generar un beneficio terapéutico y/o establecer relaciones causales entre la actividad cerebral y el comportamiento del ser humano. Caso un aro, y colocarlo sobre la superficie de la cabeza el sujeto para que genere el campo magnético.

Esta es una técnica que se ha utilizado como instrumento para realizar mapeos corticales de diferentes funciones cerebrales como la memoria o el lenguaje o para establecer relaciones causales entre exigibilidad cortical y el comportamiento.

Algunos de los trastornos neuropsiquiátricos mas frecuentes en los que se ha aplicado la EMT son:
El trastorno obsesivo - compulsivo (TOC) y la depresión.

Estimulación eléctrica cortical

EEC:
Es una técnica que se utiliza para realizar un mapeo cortical y ver que área cerebrales pueden quedar afectadas durante una intervención quirúrgica cerebral.
Para llevarlo a cabo la EEC es necesario disponer de un generador de corriente eléctrica unos electrodos que puedan conducir dicha corriente y el tejido a estimular que en este caso es la corteza cerebral.

Cuando se inicia un proceso de EEC las estimulaciones que se utilizan son: de baja amplitud y esta se va incrementando poco a poco asta conseguir un cambio funcional

Respuestas que se obtienen al estimular diferentes zonas corticales

AREA ESTIMULADA RESPUESTA OBSERVADA

Área Motora Movimientos o
contracciones musculares

Área auditiva Percepción de sonidos
simples

Área Visual Percepción de destellos

Lóbulo temporal y estructuras Evocación de memorias
Límbicos pasadas

Área Lingüísticas Dislexia, anomias, etc.

La EEC se usa en diferentes patologías como:
la epilepsia o el Parkinson, para observar si implantando electrodos en que estimulen eléctricamente ciertas áreas (que puedan estar incluyendo en dichas enfermedades) estas se pueden bloquear o estabilizar