Métodos y Técnicas de Investigación en Psicología Fisiológica PDF

a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-8083640 Maria-Alexandra Bostina TEMA 1. M…TODOS Y T…CNICAS DE INVESTIGACI”N...

a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-8083640 Maria-Alexandra Bostina TEMA 1. M…TODOS Y T…CNICAS DE INVESTIGACI”N EN PSICOLOGÕA FISIOL”GICA LA PSICOLOGÕA FISIOL”GICA Rama de la psicobiologÌa que estudia los mecanismos neurales de la conducta. Utiliza tÈcnicas que intervienen directamente en la actividad del encÈfalo en experimentos controlados. Casi siempre utiliza como sujetos experimentales animales de laboratorio debido a la manipulaciÛn que realiza del cerebro. o A medida que han ido avanzando los estudios pues se ha empezado a investigar en humanos. TradiciÛn de investigaciÛn b·sica que contribuye el desarrollo de teorÌas sobre el control neural de la conducta, m·s que la investigaciÛn aplicada inmediata. La PsicologÌa fisiolÛgica es una rama de la PsicobiologÌa que estudia la relaciÛn entre los procesos org·nicos y la conducta. M…TODOS Y T…CNICAS DE INVESTIGACI”N CIRUGÕA ESTEREOT¡XICA Uno de los principales mÈtodos de investigaciÛn utilizados para estudiar las funciones cerebrales requiere destruir una parte del encÈfalo y evaluar la conducta subsecuente del animal. Este mÈtodo es conocido como ablaciÛn experimental. En la mayorÌa de los casos este proceso no requiere extraer material, sino lesionarlo y dejarlo en su sitio para ver quÈ pasa. Pero øcÛmo podemos lesionar una zona concreta del cerebro? Para ello se llevaba a cabo una tÈcnica quir˙rgica conocida como cirugÌa estereot·xica. La CIRUGÕA ESTEREOT¡XICA consiste en usar un aparato estereot·xico para inmovilizar la cabeza del animal y un brazo que desplaza el electrodo o la c·nula en los tres ejes espaciales a lo largo de distancias cuantificables de forma que podamos lesionar o extirpar n˙cleos concretos. Para localizar el n˙cleo o la zona del encÈfalo (no de la corteza), se hace uso del atlas estereot·xico (mirando las coordenadas). TÈcnica quir˙rgica que permite localizar regiones cerebrales a nivel subcortical. En humanos se ha llegado a usar por neurocirujanos para eliminar en el caso de la esquizofrenia un cacho del cerebro o en el de la epilepsia para introducir electrodos o extirpar el foco epilÈptico. TÈcnica quir˙rgica que permite localizar regiones cerebrales a nivel subcortical → se realiza cuando queremos acceder a un punto concreto del cerebro. Dos elementos imprescindibles: o Atlas estereot·xico: ▪ EspecÌfico de la especie con el que lo vayamos a utilizar y tambiÈn la edad. ▪ Cada p·gina del atlas estereot·xico est· identificada conforme a la distancia de la secciÛn anterior o posterior respecto al Bregma: Este es uno de los puntos de referencia externos m·s importantes; una vez localizado es posible aplicar las coordenadas. Es donde la sutura coronal se interseca perpendicularmente con la sutura sagital. o Aparato estereot·xico: donde se aplican las coordenadas del bregma en funciÛn de arriba/abajo e izquierda/derecha. Se taladrarÌa el cr·neo para acceder al punto al que queremos analizar/estudiar. ▪ En humanos es utilizado en casos como un Alzheimer avanzado, epilepsias graves y otros tratamientos mÈdicos. ▪ Hay muchÌsimos puntos de referencia externos. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-8083640 Maria-Alexandra Bostina LESIONES CEREBRALES a) ExtirpaciÛn de una parte del encÈfalo = AblaciÛn experimental. Eliminar parte de la corteza cerebral- lesiÛn cortical, no es una tÈcnica muy utilizada (se realiza con una pipeta de cristal con punta muy fina para eliminar la corteza). Su objetivo es eliminar una de las zonas en las que podrÌa localizarse el problema con el fin de que Èste desaparezca. b) DestrucciÛn de una parte del encÈfalo (lesiones irreversibles): a. Lesiones cerebrales por radiofrecuencia (menos precisa). Las flechas seÒalan las min˙sculas lesiones producidas por el paso de corriente de radiofrecuencia a travÈs de los extremos de electrodos de acero inoxidable, situados en el n˙cleo preÛptico medial del encÈfalo de una rata (SecciÛn frontal, tinciÛn de cuerpos celulares). Introducimos un electrodo hasta el punto de que queremos daÒar, damos pulsos de radiofrecuencia para dar calor a las neuronas y estas fallecen. Para llegar al punto he daÒado axones que hay alrededor de lo que querÌa lesionar, lo cual es un problema de esta tÈcnica (y otras que requieren introducir algo hasta el sitio que queremos lesionar). b. Lesiones cerebrales por excitotoxicidad (ejemplo: ·cido caÌnico)- LesiÛn excitotÛxica → Introducimos la c·nula hasta la localizaciÛn que nos interesa (lo que, al igual que la anterior tÈcnica, tambiÈn rompe las neuronas que encontramos hasta llegar a la localizaciÛn). Se estimula la neurona hasta la muerte con ·cido caÌnico, solo matamos neuronas de glutamato. En la sinapsis se segrega calcio para el potencial de acciÛn, pero con el ·cido caÌnico la cantidad de calcio es tÛxico y solo las neuronas glutaminÈrgicas mueren. Los anticonvulsivantes, para la epilepsia, utiliza este tipo de tÈcnica para reducir la cantidad de glutamato y evitar su sobreexcitaciÛn. c. Lesiones cerebrales toxicas m·s especÌficas (ejemplo: 6-hidroxidopamina) (m·s precisa). Se produce la toxicidad a las neuronas dopaminÈrgicas, que son parte de la sustancia negra. Cuando el neurotransmisor hace ya su funciÛn y se une a la neurona, la dopamina se recapta con transportadores que son unas proteÌnas que est·n en la neurona presin·ptica para almacenarla en la neurona de nuevo. Esta sustancia se junta con la dopamina y entra dentro de la neurona con ella y se causarÌa una lesiÛn irreversible. c) Lesiones cerebrales transitorias y reversible: a. Lesiones mediante anestesia local (ejemplo: muscimol). o Se trata de insensibilizar una estructura especÌfica cerebral durante un periodo de tiempo variable. o El muscimol se sintetiza a partir del ·cido ibotÈnico que se encuentra en la Amanita muscaria y act˙a como un potente neurotÛxico ya que es un agonista selectivo de los receptores GABA → si se estimulan los receptores GABA inhibirÌa esa regiÛn. o Las lesiones “controladas” producidas con muscimol son reversibles. b. Bloqueo criogÈnico (lesiÛn a nivel cortical): congelar la zona (con nitrÛgeno lÌquido) y dejarla inactiva a nivel de la corteza. Es reversible. CRIODO: instrumento que produce lesiones temporales en la corteza cerebral. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-8083640 Maria-Alexandra Bostina d) Lesiones falsas (en el grupo control). Se realiza todo el procedimiento que ha de seguirse para provocar una lesiÛn pero sin llegar a provocarla. Su objetivo es comprobar si el problema realmente se debe a la presencia o ausencia de X elemento. IntroducciÛn de la c·nula sin administrar ·cido caÌnico. M…TODOS HISTOL”GICOS DespuÈs de haber producido una lesiÛn cerebral hay que observar sus efectos en la conducta del animal y hay que localizar el lugar de la lesiÛn para su verificaciÛn. Para ello hay que realizar una serie de procedimientos que en su conjunto se denominan mÈtodos histolÛgicos: o PERFUSI”N: extracciÛn sanguÌnea y sustituirla por otro lÌquido (soluciÛn salina) → limpiar tejido. El suero fisiolÛgico es muy compatible con el organismo, con el tejido, no lo perjudica. 1) FIJACI”N DEL TEJIDO: Triple objetivo: 1. Endurecer tejido → La densidad del cerebro es blandita y pues es difÌcil trabajar con Èl. Cuando extraemos el cerebro las cÈlulas empiezan a morir y tenemos que parar eso. Empezar· a haber m·s lesiones y no voy a poder comprobar mi propia lesiÛn. 2. Destruir enzimas autolÌticas. 3. Evitar la acciÛn de agentes infecciosos → Afecta al cerebro. a. Fijador: Formalina o SECCIONAR EL TEJIDO: Una vez fijado el tejido, se envuelve en parafina y se procede a seccionar el tejido en laminas con un MICROTOMO. Las secciones ser·n depositadas en portaobjetos. El cerebro se coloca rodeado de parafina, se va cortando y se coloca en portaobjetos. o TINCI”N DEL TEJIDO: Si se observa al microscopio una secciÛn de tejido cerebral sin teÒir, se podr·n ver los contornos de algunas masas celulares grandes y los fascÌculos de fibras m·s destacados. Sin embargo, no se dejar·n ver los detalles m·s finos. Sin teÒir, no vemos nada de interÈs. No vemos, n˙cleos ni grupos de neuronas. → Para cuerpos neuronales-Violeta de cresado. ¡cido caÌnico. Para axones-Nitrato de plata. Para poder observar el tejido al microscopio ha de teÒirse el tejido → para ver las cÈlulas y los axones… o EXAMINAR EL TEJIDO AL MICROSCOPIO MARCADO DE CONEXIONES NEURALES Las tÈcnicas de marcado de conexiones neuronales se utilizan para conocer las Eferencias y las Aferencias de una regiÛn determinada del SNC (n˙cleo ventromedial del hipot·lamo → implicado en conductas sexuales de la rata hembra) Los n˙cleos ventromediales del hipot·lamo sirven, en cambio, como un importante centro de la saciedad y se cree que confieren una sensaciÛn de placer nutricional que inhibe el centro de la alimentaciÛn. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-8083640 Maria-Alexandra Bostina Se emplea una sustancia llamada PHA-L (fitohemaglutinina → no emite fluorescencia). La PHA-L es captada por las dendritas y cuerpos celulares, y transportada a travÈs del axÛn hasta el botÛn terminal. Depende del tipo de marcador, la sustancia es diferente. La sustancia es absorbida por las dendritas. Se transporta hasta el botÛn terminal. Tarda unos 3-4 dÌas. øCon quÈ otro n˙cleo se conecta el HVM? øAdÛnde van esas neuronas? Para localizar dÛnde est· la PHA-L es necesario utilizar tÈcnicas inmunocitoquÌmicas. o La inmunocitoquÌmia consiste en introducir anticuerpos especÌficos para la PHA-L unidos a una sustancia emisora de color. Usamos una sustancia, llamada oro fluorado, que emite color que se une a la fitohemaglutinina. AsÌ cuando vayamos al microscopio podremos ver lo que se haya unido a la fitohemaglutinina. Se emplea una sustancia llamada oro fluorado. El oro fluorado (emite fluorescencia) es captado por los botones terminales y transportado a travÈs del axÛn hasta los somas celulares. Emite fluorescencia. No requiere inmunocitoquÌmia. Se absorbe por los botones terminales y es transportado hacia atr·s. Marcado transneuronal viral: permite identificar una serie de neuronas que forman conexiones sin·pticas: RETR”GRADA: virus de la seudorrabia (PRV-Bartha) (los viruses se usan inactivados) ANTER”GRADA: virus del herpes simple (HSV-H129). Su visionado requiere inmunocitoquÌmia (darle fluorescencia, porque si no no se ve.) La idea es que, si yo inyecto un virus en X sitio, en funciÛn del tiempo que dejemos actuar el virus, veremos un cableado, el virus ir· infectando las neuronas con las que hace sinapsis la primera neurona. Combinándolos, estos métodos contribuyen a obtener un “diagrama del cableado neural” del encéfalo. ESTUDIO DEL CEREBRO HUMANO IN VIVO Estudio de la ESTRUCTURA cerebral: TOMOGRAFÕA AXIAL COMPUTERIZADA (TAC) Haz de rayos X: el ordenador hace una estimaciÛn y despuÈs, una imagen en cuestiÛn de lo que se encuentre con los rayos X, se manda a un ordenador y se crea una imagen. Planos (cortes) axiales (horizontales): es como si lo viÈsemos desde abajo, diferentes cortes hasta que se aprecia la anomalÌa. Solo da planes axiales. Menor densidad → m·s blanco (hueso); mayor densidad → m·s negro. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-8083640 Maria-Alexandra Bostina Estudio de la ESTRUCTURA cerebral: RESONANCIA MAGN…TICA NUCLEAR (RMN) Utiliza campo magnÈtico y onda de radiofrecuencia (no rayos X). Planos axiales, frontales y sagitales. En consecuencia → una imagen m·s detallada en comparaciÛn con el TAC. REGISTRO DE LA ACTIVIDAD NEURONAL Registro con MICROELECTRODOS (neuronas individuales). Son pequeÒos los electrodos, entonces con cada electrodo se mide la actividad de una sola neurona. Registro con MACROELECTRODOS (miles o millones de neuronas). Registro de campos magnÈticos inducidos por grupos de neuronas: MAGNETOENCEFALOGRAFÕA. Registro de la actividad METAB”LICA y SIN¡PTICA del cerebro (modelo animal): o AutorradiografÌa con 2DG (2 desoxiglucosa): ActivaciÛn de genes de expresiÛn temprana: actividad proteÌna Fos. Registro de la actividad METAB”LICA en cerebro humano in vivo: NEUROIMAGEN FUNCIONAL. o TomografÌa por EmisiÛn de Positrones (PET) o Resonancia MagnÈtica Funcional (RMF) Registro de sustancias quÌmicas que segrega el cerebro: MICRODI¡LISIS. Registro elÈctrico con MICROELECTRODOS (neuronas individuales) Los electrodos se implantan en el encÈfalo del animal mediante cirugÌa esterot·xica. Luego se conectan a unos zÛcalos de conexiÛn elÈctrica en miniatura, y estos se fijan al cr·neo del animal con una pasta. DespuÈs cuando el animal se ha recuperado de la cirugÌa ya se le puede conectar el sistema de registro. Medir la actividad de una ˙nica neurona mediante los electrodos (pequeÒos). Se miden m·s neuronas, pero individualmente. 1 electrodo= 1 neurona. El vidrio no es conductor de electricidad → necesario un lÌquido. No son flexibles. Registro elÈctrico con MACROELECTRODOS (registran miles o millones de neuronas) La actividad elÈctrica se registra mediante macroelectrodos situados en varios lugares del cuero cabelludo. El EEGG se utiliza para el diagnÛstico de la epilepsia o para estudiar las fases de sueÒo y vigilia. No es tan invasivo como el anterior, al final es un casco. Se utiliza en el estudio del sueÒo y para detectar campos elÈctricos anÛmalos (en el caso de la epilepsia). El cr·neo hace mucha interferencia, y si es demasiada, a veces se abre la cabeza y se pone el electrodo encima de la corteza. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-8083640 Maria-Alexandra Bostina Registro de campos magnÈticos inducidos por grupos de neuronas: MAGENTOENCEFALOGRAFÕA Se realiza mediante magnetÛmetros, instrumentos que contienen varios SQUID (detectores capaces de detectar campos magnÈticos muy pequeÒos) dispuestos de manera que un ordenador pueda examinar su emisiÛn y calcular el origen de seÒales determinadas en el encÈfalo. Los SQUIDs detectan los campos magnÈticos originados de la actividad neuronal. Es capaz de detectar cualquier campo magnÈtico, por Ìnfimo que sea. Registro de la actividad METAB”LICA y SIN¡PTICA del cerebro (modelo animal) AutorradiografÌa con 2DG. Se mira dÛnde se est· consumiendo glucosa. Se usa una sustancia que es la 2- desoxiglucosa, que es muy similar a la glucosa, y que entra a la neurona, pero en vez de desaparecer, se queda media hora o asÌ ahÌ, antes de ser desechada. Es radiactiva y por eso se ve. Se mete en una pelÌcula fotogr·fica y la 2DG reacciona y luego se queda tintado donde estaba actuando. ActivaciÛn de genes de expresiÛn temprana (actividad sin·ptica) – Miramos cuando est· activa la neurona mediante una proteÌna que es la primera que se produce que es la FOS y en el microscopio lo miramos haciendo previamente tÈcnicas inmunoquÌmicas. Las que no han estado activas no producen proteÌna FOS. Registro de la actividad METAB”LICA en cerebro humano in vivo: NEUROIMAGEN FUNCIONAL Im·genes de TEP de un encÈfalo humano (secciones horizontales). TomografÌa por EmisiÛn En las im·genes se observa un aumento de la captaciÛn de 2 de Positrones (PET) desoxiglucosa radioactiva en las regiones del cerebro encargadas del control del movimiento, lo que indica un aumento del Ìndice metabÛlico en dichas ·reas. Los diferentes colores que genera el ordenador indican diferentes Ìndices de captaciÛn de 2-DG, conforme representa la escala en la parte inferior. En humanos podemos ver la estructura cerebral (TAC y la resonancia magnÈtica) o la actividad cerebral haciendo uso del PET. Se le inyecta 2-desoxiglucosa. Es la tÈcnica usada hoy en dÌa, hasta que apareciÛ la siguiente tÈcnica (aunque en diagnÛsticos se sigue usando). Es muy cara y requiere m·s equipamiento. Estas im·genes de RMf del encÈfalo humano muestran un Resonancia MagnÈtica aumento localizado del promedio de la actividad neural en funcional (RMf) himbres (izquierda) y mujeres (derecha) mientras discernÌan si un par de palabras escritas rimaba. No confundir con la nuclear (en la RMN vemos la estructura, con la RMf vemos la actividad del cerebro). A la RMN (imagen m·s detallada) se le hicieron modificaciones y crearon la RMf. Medimos actividad, quÈ estructura est· activa. Mide el metabolismo mediante el riesgo sanguÌneo y la oxigenaciÛn, de forma que la estructura que estÈ m·s activa ser· la que m·s oxÌgeno consume, de forma que podamos ver cu·l est· activa haciendo uso de esta m·quina. Mejor que el PET, la RMf es m·s detallada en la localizaciÛn y tiene una mayor resoluciÛn temporal (en la RMf la informaciÛn se obtiene m·s r·pido. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-8083640 Maria-Alexandra Bostina Registro de sustancias quÌmicas que segrega el cerebro: MICRODI¡LISIS Se administra lentamente una soluciÛn salina diluida en el tubo de microdi·lisis, donde capta molÈculas del lÌquido extracelular que se difunden en Èl. Luego se analiza el contenido del tubo. Con cirugÌa estereot·xica y el atlas estereot·xico, se mete un tubo. Se introduce el tubo entre las neuronas, en la sinapsis, para absorber neurotransmisores/ hormonas/ otras sustancias. Se utiliza el cromatÛgrafo lÌquido de alta resoluciÛn. ESTIMULACI”N DE LA ACTIVIDAD CEREBRAL EstimulaciÛn EL…CTRICA Intracraneal: estimulamos estructuras que est·n en la profundidad del cerebro, pasando el cr·neo, m·s invasiva. Se hace m·s animales. Se ha usado en paciente con Parkinson grave, de forma que se estimula la zona de interÈs, si no funciona es reversible. Transcraneal: se hace teniendo el cr·neo puesto todavÌa. Como el electroshock, pero menos bestia. Se usa poco. Las ·reas motoras se descubrieron tambiÈn mediante estimulaciÛn elÈctrica. EstimulaciÛn MAGN…TICA TRANSCRANEAL (EMT) Es un tipo de estimulaciÛn no invasiva, estimulamos el ·rea que queremos poniendo el centro (donde se juntan los cÌrculos) del aparato en Èl. El cr·neo no produce ning˙n tipo de distorsiÛn. Hoy en dÌa existe EMT profunda, que no se queda solo en la corteza, sino que tambiÈn podemos estimular/inhibir partes profundas del cerebro. Se puede usar en el tratamiento de la depresiÛn. El electroim·n emite pulsos magnÈticos sin causar dolor que estimulan las cÈlulas nerviosas en la regiÛn del cerebro que controla el estado de ·nimo y la depresiÛn. Puede tanto estimular como inhibir zonas cerebrales a diferencia de las dos tÈcnicas anteriores. Hoy en dÌa, no solo afecta a neuronas corticales sino que tambiÈn afecta a neuronas subcorticales. EstimulaciÛn QUÕMICA Se puede usar el ·cido caÌnico en bajas dosis para estimular alguna zona del cerebro (neuronas glutamatÈrgicas). Se efect˙a inyectando en el encÈfalo una pequeÒa cantidad de un amino·cido excitador, como el ·cido kaÌnico o el ·cido glut·mico. Resulta m·s compleja que la elÈctrica, pero una clara ventaja es que activa los somas celulares, pero no los axones → m·s circunscrita. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-8083640 Maria-Alexandra Bostina M…TODOS GEN…TICOS Estudios con Gemelos: Comparar Ìndice de concordancia de un rasgo en pares de gemelos monocigÛticos (genotipo idÈntico) y dicigÛticos (50% semejanza). Estudios de adopciÛn: Comparar personas que fueron adoptadas en una Època temprana con sus padres biolÛgicos y sus padres adoptivos. Mutaciones dirigidas: o Suprimir la expresiÛn de un gen sustituyendo el original por uno modificado (consiste en modificar genes). o Producción en el laboratorio de genes transformados “Genes knockout”, que se insertan en cromosomas. o Permiten el estudio del efecto de la falta de una proteÌna, enzima, etc. sobre la conducta. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.