Bases Biológicas del Comportamiento - Universidad Internacional de Valencia

Bases biológicas del comportamiento Grado en Psicología 2 UC. 1.2 Dr. Salvador Herrera [email protected] 29/2/24 ⚠ ADVERTENCIA ⚠ Esta presentación está protegida por la Ley de Propiedad Intelectual (Ley 21/2014) y la Ley de Marcas (Ley 17/2001). Queda estrictamente prohib...

Bases biológicas del comportamiento Grado en Psicología 2 UC. 1.2 Dr. Salvador Herrera [email protected] 29/2/24 ⚠ ADVERTENCIA ⚠ Esta presentación está protegida por la Ley de Propiedad Intelectual (Ley 21/2014) y la Ley de Marcas (Ley 17/2001). Queda estrictamente prohibido compartir, copiar, manipular o subir estas diapositivas a cualquier plataforma o web sin autorización expresa del/los autor/es. 29/2/24 QUIIZIZZ UC 1.1 Pon a prueba tus conocimientos No es un examen No puntúa para nota 29/2/24 QUIIZIZZ UC 1.1 Pon a prueba tus conocimientos No es un examen No puntúa para nota 29/2/24 Unidad Competencial 1: 1.2 Parte 1 29/2/24 Unidad Competencial 1: Contenido 1.2 Técnicas de investigación en psicobiología 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Introducción El estudio de la Biología del comportamiento implica el esfuerzo de muchas disciplinas científicas. Llevar a cabo un proyecto de investigación en biopsicología requiere dominar muchas técnicas experimentales. Los investigadores han de estar familiarizados con las ventajas y las limitaciones de los métodos que emplean. Las conclusiones más válidas no se extraen de un único experimento, sino de un programa de investigación que permite comparar resultados que abordan el mismo problema con diferentes métodos. [email protected] 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Técnicas de investigación en psicobiología Técnicas de visualización de la estructura del cerebro humano in vivo. Técnicas de registro de la actividad neural en humanos. Técnicas de registro fisiológico no invasivo de actividad periférica Técnicas registro fisiológico invasivas en investigación fisiológica. Técnicas genéticas. Pruebas de evaluación conductual en seres humanos. Técnicas de evaluación de la conducta animal. Técnicas de estimulación del SNC humano. [email protected] Técnicas de neuroimagen 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Técnicas de investigación en psicobiología ¿Que son las técnicas de neuroimagen? Las técnicas de neuroimagen se refieren a un conjunto de métodos utilizados para obtener imágenes de la estructura, función y farmacología del sistema nervioso. Estas técnicas permiten a los profesionales de la salud y a los investigadores estudiar el cerebro humano en vivo y en directo, lo que resulta fundamental para comprender su funcionamiento y para el diagnóstico y tratamiento de trastornos neurológicos. La neuroimagen estructural, como la obtenida a través de la resonancia magnética, proporciona información detallada sobre la anatomía cerebral, permitiendo visualizar la morfología y la conectividad de las distintas regiones cerebrales. Por otro lado, la neuroimagen funcional, como la RMf y la PET, se centra en el estudio de la actividad cerebral durante la realización de tareas cognitivas o en reposo, lo que brinda información sobre la función cerebral y los cambios en el flujo sanguíneo asociados a la actividad neuronal. [email protected] 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Técnicas de investigación en psicobiología Como empezó todo [email protected] 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Técnicas de investigación en psicobiología Como empezó todo [email protected] 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Técnicas de investigación en psicobiología Como empezó todo [email protected] 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología ¿Que son las técnicas de neuroimagen? Algunas de las técnicas de neuroimagen más reconocidas incluyen la tomografía axial computarizada (TAC), la resonancia magnética nuclear (RMN), la resonancia magnética funcional (fMRI), Tomografía Computarizada por Emisión de Fotón Único (SPECT), la tomografía por emisión de positrones (PET), y la electroencefalografía (EEG) o la Magnetoencefalografía (MEG). Técnicas Funcionales Técnicas Estructurales RMN TAC [email protected] DTI fMRI MEG PET SPECT EEG 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Radiografía El paciente es expuesto a una fuente de radiación de alta energía, normalmente rayos X o radiación gamma. [email protected] 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Radiografía [email protected] 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Tomografía Computerizada (TAC/TC) Se basa en obtener imágenes de secciones anatómicas en los planos sagital, frontal y axial. Utiliza la tecnología de barrido mediante cortes, similar a cortar un pan en rebanadas. Cada rebanada de "pan" tiene un grosor determinado por el examinador y se crea una imagen de cada una. El paciente se coloca en una mesa controlada por ordenador y se desplaza a través de una abertura llamada núcleo. En los equipos más simples de TC, el tubo de rayos X en el núcleo gira alrededor del paciente y expone cada corte anatómico a un haz radiográfico fino. Cada imagen o corte se obtiene en cuestión de segundos, lo que generalmente no requiere contener la respiración del paciente. [email protected] 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Tomografía Computerizada (TAC/TC) http://www.elbaulradiologico.com/2011/12/contraste-yodado-en-tomografia.html [email protected] 29/2/24 Recursos audiovisuales Tomografía Computerizada (TAC) https://www.youtube.com/watch?v=GnDMFtcRFFo 2,48 min [email protected] 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Resonancia magnética La MRI se basa en la interacción de los núcleos de hidrógeno de los tejidos con los campos magnéticos (imán) y pulsos de radiofrecuencia. Estos núcleos responden emitiendo señales que, cuando se procesan adecuadamente, se convierten en imágenes anatómicas y funcionales del cerebro. En los átomos, encontramos tres partículas elementales: neutrones y protones (cargados positivamente), que se encuentran en el núcleo, y electrones (cargados negativamente) que orbitan alrededor del núcleo. El núcleo del protón tiene un movimiento intrínseco llamado espín, que es la base del magnetismo nuclear [email protected] Modelo general https://es.khanacademy.org/science/apchemistry/electronic-structure-of-atomsap/bohr-model-hydrogen-ap/a/bohrsmodel-of-hydrogen 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Resonancia magnética La MRI se basa en la actividad de los núcleos de hidrógeno (H+), ya que son los más abundantes en el cuerpo humano y tienen un solo protón en su núcleo. https://es.khanacademy.org/science/apchemistry/electronic-structure-of-atomsap/bohr-model-hydrogen-ap/a/bohrsmodel-of-hydrogen Giménez Navarro, M., Contreras-Rodríguez, O., & Soriano-Mas, C. (2020). NEUROIMAGEN PARA NEUROPSICÓLOGOS. SINTESIS. ISBN 9788413570280 [email protected] 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Átomo de hidrógeno en campo magnético externo. Alineación aleatoria Magnetización longitudinal. Protones se alinean con el campo, pero este estado no se puede cuantificar. Magnetización transversal. Mediante un pulso de radiofrecuencia (90º) cambia la orientación. Relajación. A través de un proceso de cesión de energía, los protones regresan al su equilibrio. [email protected] Este retorno al equilibrio provoca modificaciones en el campo magnético, generando una señal eléctrica detectable por una antena receptora, lo que permite obtener las imágenes de resonancia magnética. Relajación longitudinal (T1) y transversal (T2) INTENSIDAD DE LA SEÑAL https://epos.myesr.org/posterimage/esr/seram2012/111910/me diagallery/428783?deliveroriginal=1 Resonancia magnética 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Resonancia magnética Imágenes ponderadas en T1: Tejidos con recuperación rápida aparecen más brillantes. Tejidos con recuperación lenta aparecen más oscuros. LCR aparece negro. La materia gris más oscura que la materia blanca. Útiles para identificar estructuras anatómicas. Imágenes ponderadas en T2: Tejidos con recuperación lenta aparecen más brillantes. Tejidos con recuperación rápida aparecen más oscuros. LCR de ventrículos aparece blanco y brillante. La materia gris suele ser más clara que la materia blanca. Útiles para detectar lesiones agudas, como edemas o inflamaciones, que aparecen más brillantes. [email protected] 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Resonancia magnética Resonancia magnética funcional Permite la detección e identificación de áreas del cerebro durante su actividad Se trata de un técnica hemodinámica El acoplamiento neurovascular, genera la señal BOLD (Blood Oxigen Level Dependent contras) Se mide la Actividad postsináptica https://es.khanacademy.org/science/biology/human-biology/neuron-nervous-system/a/the-synapse [email protected] 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Resonancia magnética Resonancia magnética funcional La RMf más utilizada actualmente emplea el contraste BOLD (blood oxigen level dependent), permite detectar la concentración de hemoglobina oxigenada en la sangre. La actividad en una zona del cerebro hace que aumente la cantidad de hemoglobina oxigenada en esa zona y que esto se pueda registrar por este procedimiento. La fMRI también se utiliza para investigar cómo diferentes regiones cerebrales se conectan y se coordinan para llevar a cabo una determinada función, tanto en reposo como en una tarea concreta. desoxihemoglobina (Hb) y a la oxihemoglobina (HB02) https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Física_y_fisiología_de_la_señal_BOLD_d e_fMRI.svg [email protected] 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Resonancia magnética Resonancia magnética funcional Áreas cerebrales activadas durante la realización de pruebas cognitivas (Labbe et al., 2018). [email protected] 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Técnicas metabólicas Tomografía por emisión de positrones (PET) Esta tecnología proporciona información valiosa sobre procesos biológicos, como el metabolismo y la perfusión sanguínea, lo que la convierte en una herramienta esencial tanto en el ámbito de la investigación como en el diagnóstico clínico. La PET se basa en un fenómeno físico conocido como desintegración beta, que ocurre cuando un núcleo atómico es inestable debido a un desequilibrio entre el número de protones y neutrones. Este proceso da lugar a la formación de varias partículas, entre ellas un positrón, el cual colisiona con su antipartícula, el electrón, aniquilándose mutuamente. Esto genera un chorro de energía (fotones) en direcciones opuestas y que es detectado por el escáner. Giménez Navarro, M., Contreras-Rodríguez, O., & Soriano-Mas, C. (2020). NEUROIMAGEN PARA NEUROPSICÓLOGOS. SINTESIS. ISBN 9788413570280 [email protected] 29/2/24 Recursos audiovisuales Tomografía por emisión de positrones (PET) https://www.youtube.com/watch?v=3csSqgHVI3A 7,31 min [email protected] 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Técnicas metabólicas Tomografía por emisión de positrones (PET) Un ciclotrón es un tipo de acelerador de partículas que impulsa constantemente un haz de partículas cargadas (protones) en una trayectoria circular. Los radioisótopos que se usan en medicina se fabrican bombardeando isótopos estables con protones. A continuación, estos núcleos inestables se utilizan para formar compuestos como el agua y la glucosa. Una vez formados, estos radiotrazadores se inyectan en el torrente sanguíneo de sujeto, que una vez en el cerebro, comienzan a desintegrarse, liberando positrones, iniciando el proceso de aniquilación. Los radioisótopos son de una vida media relativamente corta (min-horas). [email protected] 18F-FDG 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Técnicas metabólicas Tomografía por emisión de positrones (PET) www.psicoactiva.com [email protected] 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Técnicas electrofisiológicas de exploración cerebral Las técnicas electrofisiológicas nos brindan una ventana única para observar la actividad neuronal en tiempo real, desde la actividad eléctrica en neuronas individuales hasta la conectividad funcional en redes cerebrales completas. Absolutamente todo que somos está codiciado en el cerebro mediante actividad eléctrica. [email protected] 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Técnicas electrofisiológicas de exploración cerebral estímulo visual Giménez Navarro, Mónica/Contreras-Rodríguez, Oren/Soriano-Mas, Carles. Neuroimagen para neuropsicólogos (Biblioteca de Neuropsicología nº 12) (p. 75). Sintesis. Edición de Kindle. [email protected] 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Técnicas electrofisiológicas de exploración cerebral Las técnicas electrofisiológicas nos brindan una ventana única para observar la actividad neuronal en tiempo real, desde la actividad eléctrica en neuronas individuales hasta la conectividad funcional en redes cerebrales completas. Absolutamente todo que somos está codificado en el cerebro mediante actividad eléctrica: actividad sináptica Actividad inhibitoria [email protected] Actividad excitatoria 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Técnicas electrofisiológicas de exploración cerebral Como se genera la actividad eléctrica. Las corrientes eléctricas (que medimos con la EEG o la MEG) se originan durante la actividad neuronal debido al movimiento de iones en los espacios intracelulares y extracelulares. Cuando los neurotransmisores son liberados presinápticamente, se generan corrientes transmembrana postsinápticas en las dendritas. ∆V = Potencial de Membrana en Reposo (-90 mV) [email protected] 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Técnicas electrofisiológicas de exploración cerebral Como se genera la actividad eléctrica. Las corrientes eléctricas (que medimos con la EEG o la MEG) se originan durante la actividad neuronal debido al movimiento de iones en los espacios intracelulares y extracelulares. Cuando los neurotransmisores son liberados presinápticamente, se generan corrientes transmembrana postsinápticas en las dendritas. Potencial de Acción Potencial de Campo: Evocado https://josemanuelausin.com/tecnicas-del-neuromarketing/eeg/ Trends Neurosci 37(3): 146-158. [email protected] 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Técnicas electrofisiológicas de exploración cerebral Electroencefalografía Para registrar la actividad eléctrica cerebral en la superficie del cuero cabelludo, se utilizan electrodos. Estos electrodos están en contacto con la piel y detectan las diferencias de potencial eléctrico generadas por la actividad neuronal. A pesar de que actualmente existen equipos de EEG más modernos que permiten colocar un mayor número de electrodos y por tanto, conseguir más información, el sistema utilizado para la ubicación de electrodos, es el sistema internacional 10-20 [email protected] 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Técnicas electrofisiológicas de exploración cerebral Electroencefalografía [email protected] Las ondas cerebrales, también conocidas como ritmos cerebrales, son patrones de actividad eléctrica que se generan en el cerebro y que pueden ser detectados y registrados mediante la EEG. Estas ondas reflejan la actividad neuronal sincronizada y asincrónica en el cerebro, y proporcionan una ventana única para comprender los estados cognitivos, emocionales y fisiológicos. Pero hay otras forma de medir la actividad eléctrica. 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Técnicas electrofisiológicas de exploración cerebral Electroencefalografía: EL video-EEG La combinación del EEG y el video en un video-EEG es esencial para el diagnóstico y la caracterización de trastornos epilépticos, ya que proporciona una imagen completa de la actividad cerebral y los síntomas del paciente. También se utiliza en la evaluación de trastornos del sueño, movimientos anormales y otras condiciones neurológicas en las que la observación directa de los síntomas es importante para el diagnóstico y el tratamiento adecuado https://scielo.isciii.es/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S113766272009000600007 [email protected] 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Técnicas electrofisiológicas de exploración cerebral Electroencefalografía: EL video-EEG [email protected] 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Técnicas electrofisiológicas de exploración cerebral Electroencefalografía: Potenciales Evocados Los Potenciales Evocados (PE) son un tipo de registro electrofisiológico que se utiliza para estudiar los cambios en la actividad eléctrica del cerebro en respuesta a estímulos específicos. Esta técnica es valiosa para entender cómo el cerebro responde a estímulos visuales, auditivos, táctiles u otros. La señal PE está superpuesta a la actividad eléctrica continua y espontánea del cerebro. Para aislar y analizar la respuesta a un estímulo en particular, se utiliza una técnica de promediado [email protected] técnica de promediado 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Técnicas electrofisiológicas de exploración cerebral Electroencefalografía: Potenciales Evocados ¿Qué son y para qué sirven los Potenciales Evocados Somatosensoriales? Los PE somatosensoriales examinan las vías sensitivas desde el nervio periférico hasta la corteza, permitiendo localizar el nivel de afectación a lo largo de las mismas. Son muy útiles en la evaluación de la esclerosis múltiple y en las enfermedades de la parte posterior de la médula espinal. [email protected] 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Técnicas electrofisiológicas de exploración cerebral Electroencefalografía: Potenciales Evocados VISUALES PE visual en ojo sano P100 N75 N75 https://www.youtube.com/watch?v=tS1uglIC9pI [email protected] N145 ms 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Técnicas electrofisiológicas de exploración cerebral Control Electroencefalografía: Potenciales Evocados VISUALES Como y que analizamos Voltaje (uV) EM https://scielo.isciii.es/scielo.php? script=sci_arttext&pid=S036566912012001000001 [email protected] Tiempo (ms) 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Técnicas electrofisiológicas de exploración cerebral La Magnetoencefalografía La magnetoencefalografía (MEG) es una técnica neurofisiológica que se basa en la detección de los campos magnéticos generados por la actividad eléctrica de las neuronas en el cerebro. Hay que destacar la gran resolución temporal de esta técnica. Fusionada con la RM estructural nos da una idea exacta de la localización de la función cerebral. Uno de sus inconvenientes es el coste de la técnica, lo que hace que se use menos en la práctica clínica diaria, siendo más utilizada en el campo de la investigación. [email protected] http://www.dependenciasocialmedia.com/2 017/07/un-estudio-evidencia-la-utilidad-dela-magnetoencefalografia-en-la-deteccionprecoz-del-alzheimer/ 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Técnicas electrofisiológicas de exploración cerebral La Magnetoencefalografía: Principios de la MEG El elemento diferencial de la MEG es que aporta una medida directa de la actividad electromagnética neuronal, combinando una resolución temporal de milisegundos (en tiempo real) con una resolución espacial de milímetros. Supera las limitaciones de otras técnicas. Por ejemplo, las técnicas como el EEG, presentan limitación en la localización de fuentes generadoras de actividad eléctrica; y las técnicas hemodinámicas (PET, SPECT, fMRI) presentan una resolución temporal del orden de 1-5 segundos. [email protected] 29/2/24 Recursos audiovisuales MEG https://www.youtube.com/watch?v=vJdGIyMA-Pw 4,52 min Inglés [email protected] 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Técnicas electrofisiológicas de exploración cerebral Estimulación magnética transcraneal en la investigación En los últimos años, se ha experimentado un creciente interés en comprender el funcionamiento de las técnicas de estimulación transcraneal, ya que poseen la capacidad de modular la excitabilidad cortical, lo que a su vez influye en el comportamiento y la cognición. Entre estas herramientas, la estimulación magnética transcraneal (Transcraneal Magnetic Stimulation, TMS) una técnica no invasiva e indolora. La TMS se fundamenta la inducción electromagnética. Mediante el uso de una bobina magnética se generan campos magnéticos (hasta 2T) altamente focalizados y de corta duración que atraviesan el tejido craneal, induciendo una corriente en la región deseada. [email protected] 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Técnicas electrofisiológicas de exploración cerebral Estimulación magnética transcraneal en la investigación ¿Que hace realmente la TMS? [email protected] 29/2/24 Tema 1: Técnicas de investigación en psicobiología Técnicas electrofisiológicas de exploración cerebral Estimulación magnética transcraneal en la investigación Aplicaciones Tratamiento de la depresión: Se aplican impulsos magnéticos repetitivos en áreas cerebrales relacionadas. Evaluación y rehabilitación de lesiones cerebrales: Ayuda a evaluar daños cerebrales después de lesiones traumáticas y en la rehabilitación de pacientes. Investigación clínica: Se emplea en ensayos clínicos para estudiar afecciones neurológicas y neuropsiquiátricas, como la esquizofrenia, evaluando la excitabilidad cortical y la conectividad cerebral. Algunas variantes de la técnica se pueden pueden investigar funcionalidad cortical [email protected] 29/2/24 aquí Unidad Competencial 1: 1.2 Parte 2 ¿Dudas? Foros [email protected] 29/2/24 Bases biológicas del comportamiento Grado en Psicología Dr. Salvador Herrera [email protected] 29/2/24