Carlson - Fisiología de la conducta - Capítulo 13 PDF

Capítulo 13 Aprendizaje y m em oria 465 El paciente H. M. presentaba una amnesia relativamente si he hecho o dicho algo malo. Verá usted, en este pura. Su capacidad intelectual y memoria ve...

Capítulo 13 Aprendizaje y m em oria 465 El paciente H. M. presentaba una amnesia relativamente si he hecho o dicho algo malo. Verá usted, en este pura. Su capacidad intelectual y memoria verbal inmediata m om ento to d o me parece claro, pero ¿qué pasó eran aparentemente normales. Podía repetir siete números inm ediatam ente antes? Eso es lo que me preocupa. en orden directo y cinco en orden inverso, y era capaz de Es igual que despertarse de un sueño: simplemente, entablar conversaciones, reformular frases y realizar cálculos no me acuerdo (Milner, 1970, pág. 37). mentales. No conseguía recordar acontecimientos sucedidos H. M. era capaz de recordar una pequeña cantidad de unos años antes de la operación neuroquirúrgica, pero sí era información verbal, siempre y cuando no se distrajera; el perfectamente capaz de evocar recuerdos más antiguos. No repaso constante mantenía la información en su memoria mostró ningún cambio de personalidad tras la intervención, inmediata durante mucho tiem po. Sin embargo, ese repaso y po r lo general se mostraba educado y de buen carácter. no tenía aparentemente ningún efecto a largo plazo; si se Sin embargo, desde la cirugía, H. M. era incapaz de distraía un m om ento, olvidaba po r com pleto lo que había aprender cosas nuevas. No podía llamar por su nombre a estado repasando. Funcionaba muy bien en tareas personas que había conocido posteriormente a la operación repetitivas. Ciertamente, com o olvidaba tan rápido lo que (realizada en 1953, cuando tenía 27 años). Su familia se mudó había sucedido, le resultaba difícil aburrirse. Releía de casa tiem po después de la intervención, y jamás aprendió a continuam ente la misma revista, o se reía de los mismos orientarse en el nuevo vecindario. (Tras la muerte de sus chistes, que consideraba recientes y nuevos cada vez. padres, se trasladó a una residencia, donde le cuidaban.) Era Habitualmente pasaba el tiem po haciendo crucigramas y consciente de su trastorno y a menudo decía cosas como esta: viendo la televisión. Cada día es único en sí mismo, con la alegría que H. M., a quien ahora conocemos po r Henry Molaison, haya traído, o la pena... ahora mismo, me pregunto falleció el 2 de diciem bre de 2008 a la edad de 82 años. as experiencias nos cambian; afrontar nuestro cambiando la estructura del sistema nervioso, alterando L entorno altera nuestra conducta, modificando nues­ tro sistema nervioso. Como han dicho muchos inves­ tigadores, el mayor reto de la investigación en los circuitos neurales que participan en percibir, actuar, pensar y planificar. El aprendizaje puede presentar, al menos, cuatro neurociencia es comprender la fisiología de la memoria. tipos básicos: aprendizaje perceptivo, aprendizaje estí­ El cerebro es complejo, y también lo son el aprendizaje mulo-respuesta, aprendizaje motor y aprendizaje rela- y la memoria. Sin embargo, pese a estas dificultades, cional. El aprendizaje perceptivo es la capacidad para parece ser que los largos años de trabajo finalmente aprender a reconocer estímulos que ya se han percibido están dando su fruto. Partiendo de los antiguos, se han antes. La función básica de este tipo de aprendizaje es elaborado nuevas orientaciones y nuevos métodos, aportar la capacidad de identificar y catalogar objetos lográndose un verdadero progreso en el conocimiento (incluyendo a otros miembros de nuestra especie) y de la anatomía y la fisiología del aprendizaje y la memo­ situaciones. A menos que hayamos aprendido a recono­ ria. cer algo, no podemos saber cómo deberíamos actuar ante ello (no nos beneficiaremos de nuestra experiencia con ello, y beneficiarse de la experiencia es lo que, sobre Naturaleza del aprendizaje todo, caracteriza el aprendizaje). En cada uno de nuestros sistemas sensitivos puede El término aprendizaje se refiere al proceso mediante el darse aprendizaje perceptivo. Podemos aprender a reco­ cual las experiencias modifican nuestro sistema ner­ nocer los objetos por su aspecto visual, por los sonidos que vioso y, por lo tanto, nuestra conducta. A estos cambios emiten, por la sensación táctil que producen o por su olor. los llamamos recuerdos. Aunque resulta práctico descri­ Podemos reconocer a las personas por la forma de su cara, bir los recuerdos como si fueran notas guardadas en por cómo se mueven al caminar o por el sonido de su voz. archivadores, en verdad no es así como el cerebro refleja las experiencias. Las experiencias no se «almace­ nan»; más bien, cambian el modo en que percibimos, aprendizaje p erceptivo A p re n d e r a reconocer un de te rm in a d o actuamos, pensamos y planificamos. Hacen esto estím ulo. booksm edicos.org 466 Fisiología de la conducta Cuando las oímos hablar, podemos reconocer las palabras Neurona que están diciendo y, quizás, su estado emocional. Como del sistema se verá, parece ser que el aprendizaje perceptivo se lleva a somatosensitivo cabo fundamentalmente mediante cambios en la corteza \\ Sinapsis S sensitiva de asociación. Es decir, aprender a reconocer Soplo de (fuerte) estímulos visuales complejos implica cambios en la corteza aire ------- ► en el ojo visual de asociación, aprender a reconocer estímulos audi­ tivos complejos implica cambios en la corteza auditiva de Parpadeo asociación, y así sucesivamente. Tono -------► El aprendizaje estímulo-respuesta consiste en la capa­ de 1.000 Hz Sinapsis T cidad de aprender a ejecutar una conducta determinada Neurona (débil) cuando se presenta un estímulo determinado; de modo del sistema que involucra el establecimiento de conexiones entre auditivo los circuitos que participan en la percepción y los que participan en el movimiento. La conducta podría ser FIGURA 13.1 Modelo neural simplificado del una respuesta automática, como un reflejo de defensa, condicionamiento clásico o una compleja secuencia de movimientos previamente Cuando se presenta un tono de 1.000 Hz justo antes de aprendidos. El aprendizaje estímulo-respuesta incluye un soplo de aire en el ojo, la sinapsis T se refuerza. dos categorías principales de aprendizaje que han sido ampliamente estudiadas por los psicólogos: el condiciona­ miento clásico y el condicionamiento instrumental. pero los principios básicos del cambio sinóptico se pue­ El condicionamiento clásico es un tipo de aprendi­ den representar mediante este sencillo esquema (véase zaje en el que un estímulo sin importancia adquiere las de nuevo la Figura 13.1). propiedades de uno importante: implica una asociación Consideremos ahora cómo funciona el circuito. Si entre dos estímulos. Un estímulo que previamente tenía presentamos un tono de 1.000 Hz, vemos que el animal escasa repercusión en la conducta llega a ser capaz de no muestra ninguna reacción, debido a que la sinapsis producir una conducta refleja, típica de la especie. Por que conecta la neurona sensible al tono con la neurona ejemplo, una respuesta defensiva de parpadeo puede del sistema motor es débil. Es decir, cuando un poten­ condicionarse a un tono. Si administramos un breve cial de acción alcanza la terminal nerviosa de la sinap­ soplo de aire en el ojo de un conejo, automáticamente sis T (correspondiente al tono), el potencial excitador parpadeará. Dicha respuesta se denomina respuesta postsináptico (PEPS) que provoca en la dendrita de la incondicionada (R I), porque ocurre de modo incondi­ neurona motora es demasiado reducido para hacer que cionado, sin ningún entrenamiento especial. El estí­ la neurona emita un potencial de acción. Sin embargo, mulo que la produce (el soplo de aire) se llama estímulo si presentamos un soplo de aire en un ojo, este parpa­ incondicionado (El). Iniciamos ahora el entrenamiento. dea. Esta reacción ocurre porque la naturaleza ha do­ Presentamos una serie de tonos breves de 1.000 Hz, cada tado al animal de una sinapsis fuerte entre la neurona uno de ellos seguido por un soplo de aire 500 ms más somatosensitiva y la nrotoneurona que ocasiona el par­ tarde. Después de varios ensayos, el conejo empieza a padeo (sinapsis S, de «soplo»). Para establecer un con­ cerrar el párpado antes de que suceda el soplo. Se ha dicionamiento clásico, primero presentamos el tono de producido un condicionamiento clásico: el estímulo 1.000 Hz y luego, casi inmediatamente después, un so­ condicionado (EC —el tono de 1.000 Hz—) provoca plo de aire. Después de repetir varias veces este empare­ ahora la respuesta condicionada (RC) (el parpadeo) jamiento de estímulos, vemos que se puede prescindir (véase la Figura 13.1). del soplo de aire: el tono de 1.000 Hz produce por sí ¿Qué tipos de cambios se dan en el cerebro cuan­ mismo el parpadeo. do tiene lugar un condicionamiento clásico? En la Fi­ gura 13.1 se representa un circuito neural simplificado que podría explicar este tipo de aprendizaje. Para sim­ aprendizaje estím ulo-respuesta A p re n d e r a dar plificar, asumiremos que el El (el soplo) es detectado autom áticam ente una d e term inada respuesta ante un de te rm in a d o por una sola neurona del sistema somatosensitivo y que estím ulo. Incluye el c o nd icio nam iento clásico y el Instrum ental. condicionam iento clásico Un p ro c e d im ie n to de aprendizaje: el EC (el tono de 1.000 Hz) es detectado por una sola cuando un estím ulo que ¡nida lm ente no p roduce una neurona del sistema auditivo. También asumiremos que determ inada respuesta se acom paña varias veces de un estímulo la respuesta (el parpadeo) está controlada por una sola incondicionado (El) que p roduce una respuesta defensiva o neurona del sistema motor. Por supuesto, el aprendizaje a pe titiva (la respuesta incondicionada — RI— ), el p rim e r estím ulo en realidad implica a muchos miles de neuronas —neu­ (desde entonces llam ado estímulo condicionado — EC— ), provoca p o r sí m ism o la respuesta (desde entonces llam ada respuesta ronas sensitivas, interneuronas y neuronas motoras—, condicionada — RC— ). booksm edicos.org  Capítulo 13 Aprendizaje y m em oria 467 Hace más de 50 años, Hebb propuso una hipótesis de un animal que aumentan la probabilidad de que un que podría explicar cómo la experiencia cambia las neu­ determinado estímulo induzca una determinada res­ ronas de un modo que ocasionaría cambios en la con­ puesta. Por ejemplo, cuando se coloca por primera vez ducta (Hebb, 1949). El principio de Hebb defiende que, a una rata hambrienta en una jaula operante (una «jaula si una sinapsis se activa repetidamente al mismo tiempo de Skinner»), no es muy probable que apriete la palanca que la neurona postsináptica emite potenciales de instalada en uno de sus paneles. Sin embargo, si la acción, tendrá lugar una serie de cambios en la estruc­ aprieta y recibe algo de comida inmediatamente des­ tura o en la neuroquímica de la sinapsis que la reforza­ pués, aumenta la probabilidad de que vuelva a dar esa rán. ¿Cómo se aplicaría el principio de Hebb a nuestro respuesta. Dicho de otro modo, el refuerzo hace que ver circuito? Si el tono de 1.000 Hz se presenta en primer la palanca sirva de estímulo que provoca la respuesta de lugar, la sinapsis débil T (de «tono») se activa. Si el soplo apretarla. No es exacto decir simplemente que una se administra inmediatamente después, entonces la sinap­ determinada conducta se hace más frecuente. Si no hay sis fuerte S se activa y hace que la motoneurona descar­ palanca, una rata que ha aprendido a apretarla no levan­ gue impulsos nerviosos. La descarga neural refuerza en tará la pata en el aire: se necesita ver una palanca para este caso cualquiera de las sinapsis con la motoneurona que produzca la respuesta. Así pues, el proceso del que acaba de estar activa. Por supuesto, esto implica a la refuerzo refuerza una conexión entre los circuitos neu­ sinapsis T. Después de varios emparejamientos de los rales implicados en la percepción (ver la palanca) y los dos estímulos, y tras varios aumentos de la fuerza sinóp­ implicados en el movimiento (apretar la palanca). Como tica, la sinapsis T llega a ser lo suficientemente fuerte se verá más adelante en este capítulo, el cerebro tiene como para hacer por sí misma que la motoneurona se un mecanismo de refuerzo que controla tal proceso active. Se ha producido el aprendizaje (véase de nuevo (véase la Figura 13.2). la Figura 13.1). La tercera categoría principal de aprendizaje, el Cuando Hebb formuló su hipótesis, no pudo com­ aprendizaje motor, es en realidad un tipo especial de probar si era cierta o falsa. En la actualidad, por fin, las aprendizaje estímulo-respuesta. Simplificando, se pue­ técnicas de laboratorio han avanzado lo suficiente para de considerar el aprendizaje perceptivo como el esta­ poder determinar la fuerza de sinapsis individuales, y los blecimiento de cambios en los sistemas sensitivos del investigadores están estudiando las bases fisiológicas del cerebro, el aprendizaje estímulo-respuesta como el es­ aprendizaje. Los resultados de algunas de estas aproxi­ tablecimiento de conexiones entre sistemas sensitivos y maciones se verán en el próximo apartado de este capí­ sistemas motores, y el aprendizaje motor como el esta­ tulo. blecimiento de cambios en los sistemas motores. Pero, El segundo de los principales tipos de aprendizaje de hecho, el aprendizaje motor no puede suceder sin estímulo-respuesta es el condicionamiento instrumental la guía sensorial del entorno. Por ejemplo, la mayoría (también llamado condicionamiento operante). Mientras de los movimientos de precisión implican la interacción que el condicionamiento clásico implica respuestas con objetos: bicicletas, mandos de videojuegos, agujas automáticas, típicas de la especie, el condicionamiento de hacer punto, etc. Incluso movimientos que hacemos instrumental implica conductas que se han aprendido. sin objetos, como los pasos de baile en solitario, supo­ Y, mientras que el condicionamiento clásico supone una nen retroalimentación de las articulaciones, los mús­ asociación entre dos estímulos, el instrumental supone culos, el aparato vestibular, los ojos o el contacto entre una asociación entre una respuesta y un estímulo. El condi­ los pies y el suelo. El aprendizaje motor se diferencia cionamiento instrumental es un tipo más flexible de aprendizaje, permite que un organismo modifique su conducta en función de las consecuencias que conlleva. Esto es, cuando una conducta se sigue de consecuencias i principio de H e bb Hipótesis que propuso Donald H ebb según favorables, esta tiende a darse con mayor frecuencia; la cual la base celular del aprendizaje im plica el fo rta le c im ie n to de una sinapsis que se activa re p e tid a m e n te cuando descarga la cuando se sigue de consecuencias desfavorables, tiende neurona postsináptica. a realizarse con menos frecuencia. En conjunto, se alude condicionam iento instrum ental P roced im iento de aprendizaje a las «consecuencias favorables» como estímulos refor­ p o r el cual los efectos de una d eterm inada cond ucta en una zadores y a las «consecuencias desfavorables» como estí­ situación p articular aum entan (por refuerzo) o dism inuyen (por mulos punitivos. Por ejemplo, una respuesta que permite castigo) la p ro b a b ilid a d de que se vuelva a re p e tir dicha conducta. Tam bién llam ado cond ic io n a m ie n to operante. que un organismo hambriento encuentre alimento será [> estím ulo refo rzad o r Un estím ulo a p e titiv o que sigue a una reforzada, y una respuesta que cause dolor será casti­ determ inada conducta, haciendo que dicha cond ucta sea más gada. (Los psicólogos suelen referirse a ellos como refuer­ frecuente. zos—o reforzadores—y castigos.) í> estím ulo punitivo Un estím ulo aversivo que sigue a una Analicemos el proceso del refuerzo. En pocas pala­ determ inada conducta, haciendo que dicha cond ucta sea m enos frecuente. bras, el refuerzo produce cambios en el sistema nervioso aprendizaje m otor A p re n d e r a realizar una nueva respuesta. booksm edicos.org 468 Fisiología de la conducta Cuando la rata Estímulo reforzador presiona (p. ej., comida) la palanca, recibe alimento Sistema El sistema de refuerzo de refuerzo / fortalece esta conexión Conducta (P- ej., Circuito neural Circuito neural Estímulo presionar -► que controla una —► ""que detecta un (p. ej„ ver ---- la palanca) determinada conducta determinado estímulo la palanca) Sistema perceptivo Sistema motor FIGURA 13.2 Modelo neural simplificado del condicionamiento instrumental de otros tipos de aprendizaje principalmente en el gra­ cuarto tipo de aprendizaje supone aprender las relacio­ do en que se aprenden nuevos tipos de conducta: cuan­ nes que existen entre estímulos individuales. Por ejem­ to más desconocidos sean, más circuitos neurales de los plo, un tipo de aprendizaje perceptivo algo más complejo sistemas motores cerebrales han de modificarse (véase requiere conexiones entre diferentes áreas de la corteza la Figura 13.3). asociativa. Cuando oímos el maullido de un gato en la En una circunstancia concreta de aprendizaje pue­ oscuridad, podemos imaginar el aspecto del gato y lo den intervenir, en diferente grado, los tres tipos de que sentiríamos si le tocáramos la piel. Así pues, los cir­ aprendizaje que se han descrito aquí hasta ahora: per­ cuitos neurales de la corteza auditiva de asociación que ceptivo, estímulo-respuesta y motor. Por ejemplo, si se reconocen el maullido se conectan de algún modo con enseña a un animal a dar una nueva respuesta cada vez los circuitos correspondientes de la corteza visual de aso­ que se le presente un estímulo que no ha visto nunca, ciación y la corteza somatosensitiva de asociación. Estas este ha de aprender a reconocer ese estímulo (aprendi­ interconexiones se logran, asimismo, como resultado zaje perceptivo) y a ejecutar la respuesta (aprendizaje del aprendizaje. motor); y tiene que establecerse una conexión entre La percepción de la localización espacial —aprendi­ estos dos nuevos recuerdos (aprendizaje estímulo-res­ zaje espacial— implica también aprender las relaciones puesta). Si se le enseña a ejecutar una respuesta que ya existentes entre diversos estímulos. Por ejemplo, pense­ ha aprendido cada vez que se le presente un nuevo estí­ mos en lo que tenemos que aprender para familiarizar­ mulo, solo tendrán lugar un aprendizaje perceptivo y un nos con lo que hay en una habitación. Primero, hemos aprendizaje estímulo-respuesta. de aprender a reconocer cada uno de los objetos; ade­ Los tres tipos de aprendizaje descritos hasta aquí más, tenemos que aprender cómo se localizan uno res­ consisten básicamente en cambios que suceden en un pecto a otro. En consecuencia, cuando nos encontramos sistema sensitivo, entre un sistema sensitivo y el sistema en un lugar determinado de la habitación, percibir esos motor, o en el sistema motor. Pero es evidente que el objetos y su localización con respecto a nosotros nos in­ aprendizaje suele ser una cuestión más compleja. El dica exactamente dónde estamos. Aprendizaje Aprendizaje perceptivo i Aprendizaje motor I estímulo-respuesta Cambios en el Cambios en el circuito neural circuito neural Estímulo que detecta un que controla una ___ ► Respuesta determinado determinada estímulo conducta Sistema perceptivo Sistema motor FIGURA 13.3 Esquema de la relación entre el aprendizaje perceptivo, el aprendizaje estímulo-respuesta y el aprendizaje motor booksm edicos.org  Capítulo 13 Aprendizaje y memoria 469 Otros tipos de aprendizaje relacional son incluso capítulo, un sistema especial que incluye al hipocampo más complejos. El aprendizaje episódico —recordar y a estructuras asociadas parece cumplir las funciones secuencias de acontecimientos (episodios) que se han de coordinación que requieren muchos tipos de apren­ presenciado— conlleva seguir la pista no solo de estí­ dizaje que van más allá del simple aprendizaje percep­ mulos individuales, sino también del orden en que tivo, aprendizaje estímulo-respuesta y aprendizaje suceden. Como se verá en el último apartado de este motor. RESUMEN IN TER M ED IO Naturaleza del aprendizaje El aprendizaje produce cam bios en el m o d o en que estím ulo re forzador aum enta la p ro b a b ilid a d d e que pe rcibim os, actuam os, pensam os y sentim os. Lo hace otros estím ulos presentes cuando se realizó la provocan do cam bios en los circuitos del sistema respuesta evoquen dicha respuesta. A m b o s tip o s de nervioso que se encargan d e la pe rcepción, en los aprendizaje estím ulo-respuesta pueden o cu rrir com o qu e controlan los m o vim iento s y en las conexiones resultado del fo rta le cim ie n to d e las conexiones entre am bos sistemas. sinápticas, tal com o de scribió el p rin cip io d e Hebb. El aprendizaje p e rceptivo se c o m p o n e básicam ente El aprendizaje m otor, aunque fun dam enta lm ente de cam bios en los sistemas pe rceptivo s que nos p u e d e im plica r cam bios en los circuitos neurales que po sib ilitan reconocer estím ulos, de m o d o que controlan el m o vim iento , está re gido p o r estím ulos po dam o s re spond er a ellos de manera adecuada. El sensitivos; p o r lo ta n to , en realidad es un tip o de aprendizaje estím ulo-respuesta, de conexiones entre aprendizaje estím ulo-respuesta. El aprendizaje sistem as perceptivo s y sistemas m otores. Los relacional es el tip o más c o m p le jo de aprendizaje, principales tip o s de c o n d ic io n a m ie n to son el clásico y incluye la capacidad de re conocer o b je to s m ediante el instrum ental. El con d icio n a m ie n to clásico ocurre más de una m o d a lid a d sensitiva, de re conoce r la cuando un estím ulo ne utro se sigue d e un estím ulo localización relativa de los o b je to s en el e n to rn o y de inco n d icio n a d o (El), el cual, ha bitualm ente , induce una recordar la secuencia en que han ocu rrid o los respuesta incondicionada (Rl). Tras este aco ntecim ie ntos durante un e p iso d io en particular. em pare jam ien to, el estím ulo ne utro se con vie rte en un estím ulo c o n d ic io n a d o (EC): llega a inducir, p o r sí CUESTIONES PARA REFLEXIONAR m ism o, la respuesta con diciona da (RC). ¿Puede im aginar un e je m p lo específico de cada una El c o n d ic io n a m ie n to instrum ental sucede cuando de las categorías del aprendizaje que se han descrito una respuesta se sigue d e un estím ulo reforzador, tal en este apartado? ¿Puede pensar en algunos com o lo es el agua para un anim al sed ie nto. El e jem plos que incluyan más de una categoría? Plasticidad sináptica: morfológicos y bioquímicos en estructuras microscópi­ cas: los componentes presinápticos y postsinápticos de potenciación a largo plazo las sinapsis. y depresión a largo plazo Inducción de la potenciación a largo Basándose solo en consideraciones teóricas, parecería plazo que el aprendizaje ha de implicar plasticidad sináptica: cambios en la estructura o en la bioquímica de las La estimulación eléctrica de circuitos de la formación sinapsis que alteran sus efectos sobre las neuronas post- hipocámpica puede desembocar en cambios sinápticos sinápticas. En los últimos años se ha observado un mar­ a largo plazo que parecen figurar entre los responsables cado aumento de investigaciones sobre este tema, en del aprendizaje. Lomo (1966) descubrió que la estimu­ gran parte estimuladas por la invención de métodos lación eléctrica de alta intensidad de los axones que con­ que permiten a los investigadores observar cambios ducen información desde la corteza entorrinal hasta la booksm edicos.org 470 Fisiología de la conducta circunvolución dentada ocasionaba un aumento a largo perforante y luego se registra la población de PEPS re­ plazo en la magnitud de los potenciales excitadores sultante en la circunvolución dentada. La población de postsinápticos (PEPS) de las neuronas postsinápticas; PEPS es una medida extracelular de los PEPS produci­ este aumento ha recibido el nombre de potenciación a dos por las sinapsis de los axones de la vía perforante largo plazo (PLP). (La palabra potenciación significa «for­ con las neuronas granulosas de la circunvolución den­ talecer, hacer más potente».) tada. La amplitud de la primera población de PEPS in­ En primer lugar se revisará la anatomía. La forma­ dica la fuerza de las conexiones sinópticas antes de que ción hipocámpica es una región especializada de la cor­ haya ocurrido la potenciación a largo plazo. Esta pue­ teza límbica, localizada en el lóbulo temporal. (Su de inducirse estimulando los axones de la vía perforan­ ubicación en el cerebro humano se muestra en la Figura te con una salva de unas 100 descargas de estimulación 13.6.) Debido a que está plegada en una dimensión y eléctrica, administradas en pocos segundos. La prueba luego curvada en otra, tiene una forma tridimensional de que ha ocurrido la potenciación a largo plazo se ob­ compleja, por lo que es difícil representar su aspecto en tiene administrando periódicamente descargas sueltas un diagrama bidimensional en una hoja de papel. Por a la vía perforante y registrando la respuesta de la cir­ suerte, la estructura de la formación hipocámpica es sis­ cunvolución dentada. Si la respuesta es mayor que antes temática: una sección de cualquier parte perpendicular de la administración de estimulación de alta frecuen­ a su eje longitudinal de curvatura contiene los mismos cia, se ha producido potenciación a largo plazo (véase circuitos. la Figura 13.5). En la Figura 13.4 se muestra una sección de la forma­ La potenciación a largo plazo puede provocarse en ción hipocámpica en donde se ilustra el procedimien­ otras regiones de la formación hipocámpica y, tal como to habitual para producir potenciación a largo plazo. El input básico que recibe la formación hipocámpica pro­ cede de la corteza entorrinal. Los axones de las neu­ potenciación a largo plazo (PLP) A u m e n to a largo plazo de ronas de la corteza entorrinal penetran a través de la la excita b ilid a d de una neurona ante una d e term inada aferencia sináptica d e b id o a la re p e titiv a a ctividad de alta frecuencia de vía perforante y forman sinapsis con las células granulo­ dicha aferencia. sas de la circunvolución dentada. Se sitúa un electrodo de form ación hipocám pica Estructura d el prosencéfalo situada estimulación en la vía perforante y uno de registro en en el ló b u lo te m p o ra l que constituye una parte im p o rta n te del la circunvolución dentada, cerca de las células granu­ sistema lím bico. Incluye el h ip ocam po en sí (asta de A m ón), la losas (véase la Figura 13.4). En primer lugar, se admi­ circunvolución den tada y el subículo. [ población de PEPS Potencial evocado que representa los PEPS nistra un único pulso de estimulación eléctrica a la vía de una p ob lación de neuronas. Al septum y Franja cuerpos mamilares Axón comisural de Schaffer Campo CA1 Axón de la vía perforante Se Complejo estimulan subicular los axones Corteza de la vía entorrinal perforante F igura 13.4 Formación hipocámpica y potenciación a largo plazo El diagrama esquemático muestra las conexiones entre los componentes de formación hipocámpica y procedim iento de potenciación a largo plazo. (Fotografía procedente de Swanson, L. W., Köhler, C., and Björklund, A., in H a n d b o o k o f C h e m i c a l N e u r o a n a t o m y. V o l. 5: I n t e g r a t e d S y s t e m s o f t h e C N S , P a r t I. Amsterdam: Elsevier Science Publishers, 1987. Reproducido con autorización.) booksm edicos.org  Capítulo 13 Aprendizaje y memoria 471 Antes de la Después de la potenciación potenciación a largo lazo a largo plazo í\ Población de PEPS 1 hora 24 horas F ig u r a 13.5 Potenciación a largo plazo Registro de una población de PEPS en la circunvolución dentada antes y después de la estimulación eléctrica que originó la potenciación a largo plazo. (Tomado de Berger, T. W. S c ie n c e , 1984, 224, 627-630. Copyright 1984 by the American Association for the Advancement of Science. Reproducido con autorización.) F IG U R A 13.6 Potenciación a largo plazo asociativa Si se aplican al mismo tiem po un estímulo débil se verá, en otros lugares del cerebro. El fenómeno y un estímulo intenso, se refuerzan las sinapsis activadas puede persistir varios meses (Blissy Lomo, 1973). Puede po r el estímulo débil. producirse, asimismo, en secciones aisladas de la forma­ ción hipocámpica, así como en el cerebro de animales estimulación hace que los potenciales excitadores post- vivos, lo que permite a los investigadores estimular neu­ sinápticos se sumen porque cada uno de los sucesivos ronas individuales, obtener registros de ellas y analizar PEPS ocurre antes de que se haya extinguido el anterior. los cambios bioquímicos. Se extrae el encéfalo del crá­ Esto significa que la estimulación rápida despolariza la neo, se secciona el complejo hipocámpico y se colocan membrana postsináptica mucho más que la lenta (véase las secciones en una cubeta que contiene un líquido la Figura 13.7). similar al líquido intersticial, a una temperatura contro­ Varios experimentos han demostrado que se da un lada. En condiciones óptimas, la sección se mantiene fortalecimiento sinóptico cuando las moléculas del neu- viva durante varios días. rotransmisor se unen a receptores postsinápticos locali­ Muchos experimentos han demostrado que la po­ zados en una espina dendrítica que ya está despolarizada. tenciación a largo plazo en secciones hipocámpicas Kelso, Ganong y Brown (1986) encontraron que, si uti­ puede seguir el principio de Hebb. Es decir, cuando lizaban microelectrodos para despolarizar artificial­ las sinapsis débiles y las fuertes de una misma neuro­ mente las neuronas de CAI y luego estimulaban los na se estimulan aproximadamente al mismo tiempo, axones que formaban sinapsis con ellas, las sinapsis se la sinapsis débil se fortalece. Este fenómeno se deno­ fortalecían. Sin embargo, si la estimulación de las sinap­ mina potenciación a largo plazo asociativa, puesto que sis y la despolarización de la neurona ocurrían en se produce debido a la asociación (en el tiempo) en­ momentos diferentes, no se observaba efecto alguno; así tre la actividad de dos grupos de sinapsis (véase la Fi­ pues, los dos acontecimientos tenían que darse juntos gura 13.6). (véase la Figura 13.8). Experimentos como los que se acaban de describir Papel de los receptores NMDA indican que la PLP requiere dos sucesos: activación de las sinapsis y despolarización de la neurona postsináp­ La potenciación a largo plazo no asociativa requiere tica. La explicación de este fenómeno, al menos en algún tipo de efecto aditivo. Esto es, una serie de pulsos muchas regiones del cerebro, reside en las característi­ administrados con una alta frecuencia en una sola ráfaga cas de un tipo muy especial de receptor del glutamato. producirá PLP, pero no así la misma cantidad de pulsos administrados con baja frecuencia. (De hecho, como se verá, la estimulación de baja frecuencia puede desembo­ potenciación a largo plazo asociativa P otenciación a la rgo car en el efecto contrario: depresión a largo plazo.) Ahora plazo en la que la estim ulación con co m ita n te de sinapsis fuertes y débiles que recibe una neurona d e term inada fo rta le c e las sinapsis se sabe el porqué de este fenómeno: un ritmo rápido de más débiles. booksm edicos.org 472 Fisiología de la conducta El receptor NMDA tiene algunas propiedades poco fre­ Umbral para el establecimiento cuentes y se encuentra en la formación hipocámpica, de la potenciación a largo plazo especialmente en el campo CAI. Recibe su nombre de CC la sustancia que lo activa específicamente: TV-metil-D- C CO aspartato. El receptor NMDA controla un canal iónico _Q E