Neurociencia Cognitiva - Tema 1 PDF

Tema 1 Neurociencia Cognitiva Tema 1. Introducción a la neurociencia cognitiva Índice Esquema Ideas clave 1.1. Introducción y objetivos 1.2. ¿Qué es la neurociencia cognitiva? 1.3. Antecedentes de la Neurociencia Cognitiva 1.4. Neurociencia cognitiva: un nuevo paradigma 1.5. Referencias bibliográficas A fondo The International Brain Initiative The coming decade of digital brain research Test Esquema Neurociencia Cognitiva Tema 1. Esquema © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 3 Ideas clave 1.1. Introducción y objetivos Este tema trata de ser una introducción conceptual a la neurociencia cognitiva como disciplina de estudio dentro de la neurociencia. Aunque con similitudes y puntos en común con otros campos, la neurociencia cognitiva presenta ciertas particularidades que la diferencian de otros ámbitos de la psicobiología. Estas coincidencias y diferencias se tratan en este tema. Una de las cuestiones más importantes para empezar a adentrarse en un campo de conocimiento es intentar definirlo. Así pues, el primer apartado del tema trata de deﬁnir qué es la neurociencia cognitiva tal y como se concibe actualmente entre los expertos en el asunto. Luego, como no se puede saber a dónde se va sin saber de dónde se viene, se realiza un breve recorrido por los antecedentes históricos de esta disciplina, y se hace énfasis en los factores que contribuyeron a su aparición y adquisición de entidad propia. Por último, se describe el modo en que la tecnología y los avances técnicos han desaﬁado el conocimiento histórico sobre el cerebro, creando la necesidad de plantear un paradigma actual que responda a la última evidencia cientíﬁca disponible. Al finalizar el tema, se habrán alcanzado los siguientes objetivos: ▸ Conocer las particularidades de la neurociencia cognitiva en comparación con otras disciplinas psicobiológicas. Saber identificar las diferencias y comprender los aspectos que hacen de la neurociencia cognitiva un campo de estudio propio. ▸ Conocer y comprender la influencia de distintas disciplinas y avances tecnológicos que dieron pie a la aparición de la neurociencia cognitiva como disciplina neurocientífica. Neurociencia Cognitiva Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 4 Ideas clave ▸ Comprender e identificar el contexto científico en el que se desarrolla el conocimiento neurocognitivo en la actualidad. Así como interiorizar la necesidad de dejar atrás visiones anteriores en aras de un estudio más certero del cerebro. Neurociencia Cognitiva Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 5 Ideas clave 1.2. ¿Qué es la neurociencia cognitiva? La neurociencia cognitiva es el campo cientíﬁco que se ocupa del estudio de los procesos biológicos y los aspectos que subyacen a la cognición. El término cognición colectivamente se reﬁere a una variedad de procesos mentales superiores como pensar, percibir, imaginar, hablar, actuar y planiﬁcar. La neurociencia cognitiva estudia cómo el cerebro organiza e implementa estos procesos, así como los métodos que hacen posible el estudio de estos. De este modo, se convierte en una disciplina puente entre la psicología cognitiva, por un lado, y la biología y la neurociencia por otro. El énfasis de esta disciplina se encuentra en las conexiones neuronales involucradas en los procesos mentales. Aborda las cuestiones de cómo las actividades cognitivas se ven afectadas o controladas por los circuitos neuronales del cerebro. Para ello, se basa en teorías de la ciencia cognitiva junto con la evidencia de la neurobiología y las ciencias de la computación. Neurociencia Cognitiva Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 6 Ideas clave 1.3. Antecedentes de la Neurociencia Cognitiva La localización de las funciones cognitivas en el cerebro tiene una larga historia. El primer intento sistemático de relacionar la topografía cerebral con las funciones psíquicas corresponde a Franz Joseph Gall, conocido principalmente como fundador de la frenología. La frenología se puede entender como la neurociencia funcional del siglo XIX, ya que se centró en atribuir características mentales especíﬁcas a las diferentes regiones del cerebro. No obstante, a diferencia del localizacionismo más actual, los postulados de la frenología carecían por completo de fundamento empírico. Aun así, la idea básica de diferenciar las partes del cerebro que cumplen diferentes funciones allanó el camino para futuros desarrollos en el siglo XIX, de entre los cuales los más notables son los informes de Broca de dos pacientes con daño cerebral. Un poco más tarde, John Hughlings Jackson describiría que las funciones sensoriales y motoras se hallaban ubicadas en diferentes zonas de la corteza y postularía un modelo de organización jerárquica del sistema nervioso, según el cual los niveles superiores controlan los inferiores y donde múltiples áreas cerebrales contribuyen a los procesos cerebrales complejos (Kosslyn y Andersen, 1992; Finger, 1994). Con esta idea, a Jackson se le puede considerar como un precursor de los postulados de la neurociencia cognitiva actual. Los primeros estudios neuroﬁsiológicos de registro de actividad unitaria en la corteza del mono demostraron la existencia de varias representaciones de la retina más allá de la corteza estriada. Paralelamente, los trabajos anatómicos de Semir Zeki sobre las conexiones entre V1 y otras áreas visuales (1978) signiﬁcarían el inicio de dos décadas de investigación que llevarían a la propuesta de la existencia de dos vías segregadas de procesamiento en el córtex visual (DeYoe y Van Essen, 1988). Neurociencia Cognitiva Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 7 Ideas clave Simultáneamente, se iban descubriendo también múltiples zonas funcionales en otras áreas. Estos estudios condujeron a una aparente resolución del debate localizacionista/globalista, al poner de maniﬁesto que las funciones complejas, tales como la percepción, la memoria o el razonamiento, se llevan a cabo por un conjunto de procesos subyacentes de localización especíﬁca, cada uno de los cuales es por sí solo insuﬁciente para explicar la función. En este contexto se fue conﬁgurando la emergencia de la neurociencia cognitiva como la ciencia que debería dar respuesta a la cuestión de cuál es el proceso más simple en el cerebro y de cómo estos interaccionan entre sí para sustentar las funciones complejas. Mientras que los descubrimientos en las neurociencias continuaron a buen ritmo a lo largo de los siglos XIX y XX, la formación de la psicología como disciplina a ﬁnes del siglo XIX alejó el estudio de la mente de sus fundamentos biológicos. Esto no reﬂejaba una creencia en el dualismo. Se debió, en parte, a algunas limitaciones pragmáticas. Los primeros pioneros de la psicología, como William James y Sigmund Freud, estaban interesados en temas como la conciencia, la atención y la personalidad. La neurociencia no ha tenido prácticamente nada que decir sobre estos temas hasta hace muy poco tiempo. Otra razón del cisma entre la psicología y la biología radica en la noción de que uno puede desarrollar teorías cognitivas coherentes y comprobables que no hacen aﬁrmaciones sobre el cerebro. Los fundamentos modernos de la psicología cognitiva se encuentran en la metáfora informática del cerebro y en el enfoque de procesamiento de información, popular desde la década de 1950 en adelante. Por ejemplo, Broadbent argumentó que gran parte de la cognición consiste en una secuencia de etapas de procesamiento. En su modelo simple, ocurren procesos de percepción seguidos de procesos de atención que transﬁeren información a la memoria a corto plazo y de allí a la memoria a largo plazo. Estos a menudo se dibujaban como una serie de diagramas Neurociencia Cognitiva Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 8 Ideas clave de caja y ﬂecha. La implicación era que uno podía entender el sistema cognitivo de la misma manera que podía entender la serie de pasos realizados por un programa de computadora y sin referencia al cerebro. Figura 1. Ejemplos de modelos de cognición de caja y flecha y conexionistas. Fuente: Ward, 2020. Sin embargo, a ﬁnales del siglo XX se realizaron una serie de estudios que lograron iniciar la convergencia entre psicología y biología. Por un lado, se descubrió que las células corticales tienen propiedades de respuesta altamente selectivas. Y que estas células de propiedades similares se organizan en columnas corticales de especialización funcional, dando lugar al concepto de organización modular de la corteza cerebral. Neurociencia Cognitiva Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 9 Ideas clave La simulación de modelos a nivel celular, molecular y/o de sistemas puede facilitar la prueba de hipótesis especíﬁcas o la predicción de propiedades de las estructuras cerebrales al integrar al mismo tiempo hallazgos de diferentes investigadores y obtenidos con diversas técnicas. Esto, a su vez, es fundamental para traducir los hallazgos de la neurociencia a la medicina digital, para proponer nuevas estrategias de intervención y para potenciar las tecnologías inspiradas en la neurología que aprovechan un creciente cuerpo de conocimientos sobre la percepción, la plasticidad, el aprendizaje y la memoria. El segundo gran avance hacia la convergencia fue el descubrimiento de las correlaciones entre el movimiento y patrones especíﬁcos de actividad neuronal. Esto proporcionó una vía de entrada a propuestas que buscaran estudiar la representación mental de conductas especíﬁcas mediante el registro de actividad neuronal (Cowan et al., 2000). Neurociencia Cognitiva Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 10 Ideas clave 1.4. Neurociencia cognitiva: un nuevo paradigma La importancia de la neurociencia computacional se fue haciendo cada vez más evidente a medida que se avanzaba en la creciente complejidad del estudio del cerebro. David Marr (1976) reconoció que por encima del nivel de implementación neuronal se sitúan otros dos niveles de organización: el algorítmico y el computacional. La necesidad de involucrar a la neurociencia computacional ha crecido en paralelo con las capacidades computacionales, que se han expandido en el siglo XXI hasta el punto en que la neurociencia computacional se ha convertido en un compañero esencial de la neurociencia experimental y clínica. A partir del modelado de procesos o cómputos concretos, hoy es posible considerar modelos más ambiciosos, más grandes e integradores. Los enfoques computacionales permiten analizar conjuntos de datos grandes y complejos de manera eﬁciente, respaldados por redes neuronales artiﬁciales, teoría, modelado y simulación, para vincular la estructura y la función del cerebro. L a investigación del cerebro ha entrado en una nueva época impulsada por importantes avances metodológicos y la integración y modelado de datos disponibles en múltiples niveles de análisis, desde molecular a sistémico. La investigación en la intersección de la neurociencia, la computación y la robótica tiene el potencial de hacer avanzar las tecnologías inspiradas en las ciencias del cerebro, aprovechando un creciente cuerpo de conocimientos sobre la percepción, la plasticidad y el aprendizaje. Un enfoque sistemático, como el pionero en el Proyecto Cerebro Humano (HBP), será esencial para enfrentar los apremiantes desafíos médicos y tecnológicos de la próxima década. Neurociencia Cognitiva Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 11 Ideas clave Human Brain Project El Human Brain Project (HBP) es una iniciativa europea de investigación a largo plazo y a gran escala, pionera en la investigación digital del cerebro. Su objetivo es obtener una comprensión profunda de la compleja estructura y función del cerebro humano con un enfoque interdisciplinario único. Los cientíﬁcos del HBP emplean métodos muy avanzados de computación, neuroinformática e inteligencia artificial para llevar a cabo investigaciones cerebrales de vanguardia. Los conocimientos adquiridos se traducen en novedosas aplicaciones en medicina y avances tecnológicos. Los investigadores del HBP también abordan las implicaciones sociales y éticas derivadas de la investigación del cerebro y sus aplicaciones. El HBP fue lanzado en 2013 con una duración de 10 años, durante los cuales ha recibido y recibe ﬁnanciación de la Comisión Europea y más de 120 socios comerciales. Uno de los recursos ﬁnanciados es EBRAINS, una infraestructura de investigación en neurociencia digital que reúne a una comunidad multi y transdisciplinar de investigadores unidos por la búsqueda de comprender el cerebro, con ideas y perspectivas fascinantes para los beneficios sociales. EBRAINS ofrece una amplia gama de conjuntos de datos cerebrales, un atlas cerebral multinivel, herramientas de modelado y simulación, acceso a recursos informáticos de alto rendimiento y plataformas robóticas y neuromórﬁcas para investigadores. En su fase ﬁnal, que va de abril de 2020 a septiembre de 2023, el HBP se centra en tres áreas cientíﬁcas centrales: las redes cerebrales, su papel en la consciencia y las redes neuronales artiﬁciales, así como en la expansión de la innovadora infraestructura EBRAINS y sus herramientas y servicios. Neurociencia Cognitiva Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 12 Ideas clave El recurso The International Brain Initiative que encontrarás en A fondo expande este apartado. El futuro de la neurociencia cognitiva Aunque con incertidumbre, gran parte de la investigación actual se centra en comprender la mente y el cerebro como una red. Una red es un patrón de actividad que cambia dinámicamente en varias regiones del cerebro. En lugar de pensar en el cerebro como una sola red, podría haber una multitud de redes diferentes que, a su vez, se activan o desactivan según el tipo de pensamiento o comportamiento que se necesite. Por lo tanto, no solo las regiones del cerebro tienen un grado de especialización funcional, sino que las redes enteras también pueden tener algunas especializaciones. Por supuesto, las redes no son nada nuevo. Las redes estuvieron allí desde el principio en forma de diagramas de caja negra y ﬂecha. Sin embargo, el panorama contemporáneo y emergente luce muy diferente a las propuestas iniciales. En primer lugar, la arquitectura de red que soporta la cognición se deriva de observaciones biológicas del conectoma estructural y funcional. Básicamente, esto crea un diagrama de cableado (como un mapa del metro) en el que algunas regiones del cerebro actúan como ejes centrales dentro de la red (donde se cruzan varias líneas de metro, en esa analogía) y otras regiones están menos conectadas. En segundo lugar, se ha dejado de conceptualizar los centros de la red como unidades altamente especializadas. En cambio, las regiones del cerebro pueden realizar una variedad de funciones diferentes según las otras partes del cerebro con las que se comunican. Un buen ejemplo es la propia región de Broca que, si bien hay acuerdo en que es importante para el lenguaje, también parece estar involucrada en Neurociencia Cognitiva Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 13 Ideas clave otros procesos cognitivos, como la detección de errores en la ejecución musical (Koelsch et al. 2006). Todas estas medidas y nuevos enfoques han logrado un avance sin precedentes en la neurociencia cognitiva. Sin embargo, a pesar de los hallazgos obtenidos hasta ahora, existen todavía multitud de cuestiones abiertas que deben ser respondidas si el objetivo es obtener una comprensión profunda del cerebro. Preguntas acerca de la variabilidad intra e inter sujeto en procesos básicos de procesamiento, el modo en que aumenta la complejidad de procesamiento según se integra diferentes redes neurales o la naturaleza de la consciencia son varias de las preguntas que están actualmente en estudio. Por lo tanto, el desafío central de la neurociencia cognitiva para el futuro es desarrollar nuevas formas de describir la relación entre la estructura cerebral y la función. El recurso The coming decade of digital brain research que encontrarás en A fondo expande este apartado. Neurociencia Cognitiva Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 14 Ideas clave A continuación, en el vídeo titulado IA y Neurociencia Cognitiva, se presentan los distintos tipos de Inteligencia Artiﬁcial, su deﬁnición, ámbito de actuación, su relación con la neurociencia cognitiva y la aplicación que se puede aprovechar de ella en este campo. Accede al vídeo: https://unir.cloud.panopto.eu/Panopto/Pages/Embed.aspx?id=01b34345-124140ce-845e-b04d00c4e30f Neurociencia Cognitiva Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 15 Ideas clave A continuación, en el vídeo titulado Mujeres en Neurociencia, veremos un repaso a varias mujeres de la historia cuya contribución a la neurociencia ha sido obviada u olvidada. Accede al vídeo: https://unir.cloud.panopto.eu/Panopto/Pages/Embed.aspx?id=cb72e4f8-65b249fc-a820-b04d00c4e2ef Neurociencia Cognitiva Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 16 Ideas clave 1.5. Referencias bibliográficas Cowan, W. M., Harter, D. H. y Kandel, E. R. (2000). The emergence of modern neuroscience: some implications for neurology and psychiatry. Annual review of neuroscience, 23, 343–391. https://doi.org/10.1146/annurev.neuro.23.1.343 DeYoe, E. A. y Van Essen, D. C. (1988). Concurrent processing streams in monkey visual cortex. Trends in neurosciences, 11 (5), 219–226. https://doi.org/10.1016/01662236(88)90130-0 Finger, S. (1994). Origins of Neuroscience. Oxford University Press. Koelsch, S., Fritz, T., van Cramon, D. Y., Müller, K. y Friederici, A. D. (2006). Investigating emotion with music: an fMRI study. Human Brain Mapping, 27(3), 239– 250. https://doi.org/10.1002/hbm.20180 Kosslyn, S. M. y Andersen, R. A. (Eds.) (1992). Frontiers in Cognitive Neuroscience. Cambridge, MA: The MIT Press. Marr, D. (1976). Early processing of visual information. Philosophical Transactions of the Royal Society of London B, 275, 483–524. Ward, J. (2020). The student's guide to cognitive neuroscience (4th ed). Routledge. Zeki S. M. (1978). Functional specialisation in the visual cortex of the rhesus monkey. Nature, 274(5670), 423–428. https://doi.org/10.1038/274423a0 Neurociencia Cognitiva Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 17 A fondo The International Brain Initiative Página de International Brain Initiative (https://www.internationalbraininitiative.org/) Esta web es la página oﬁcial de la iniciativa internacional del cerebro. En ella se explica el origen del proyecto y se muestra la necesidad e importancia de una iniciativa en una empresa como tal. Neurociencia Cognitiva Tema 1. A fondo © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 18 A fondo The coming decade of digital brain research Amunts, K., DeFelipe, J., Pennartz, C., Destexhe, A., Migliore, M., Ryvlin, P., Furber, S., Knoll, A., Bitsch, L., Bjaalie, J. G., Ioannidis, Y., Lippert, T., Sanchez-Vives, M. V., Goebel, R. y Jirsa, V. (2022). Linking Brain Structure, Activity, and Cognitive Function through Computation. eNeuro, 9(2), ENEURO.0316-21.2022. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8925650/ Interesante artículo donde se muestran los principales retos en el futuro de la neurociencia cognitiva. Neurociencia Cognitiva Tema 1. A fondo © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 19 Test 1. ¿Cuál de las siguientes disciplinas no es fundacional de la neurociencia cognitiva? A. Psicología cognitiva. B. Ciencias de la computación. C. Neurociencia. D. Antropología. 2. ¿Cómo se llama la aproximación al estudio del cerebro que vincula una región anatómica con una función cognitiva? A. Localizacionismo. B. Globalismo. C. Frenología. D. Neuroanatomía. 3. ¿Cuál de las siguientes personas fue crítica en las propuestas computacionales de la neurociencia cognitiva? A. Albert Einstein. B. David Marr. C. William James. D. Paul Broca. 4. ¿Qué iniciativa europea de investigación a gran escala pretende dar respuesta a preguntas fundamentales sobre el funcionamiento del cerebro? A. La neurociencia funcional. B. El Human Brain Project. C. El EBRAINS. D. La International Brain Initiative. Neurociencia Cognitiva Tema 1. Test © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 20 Test 5. ¿Cuál de los siguientes campos representa uno de los retos fundamentales de la neurociencia cognitiva? A. El estudio de la consciencia. B. El estudio de la adquisición y consolidación de información. C. A y B son correctas. D. Ninguna es correcta. 6. ¿Cuál de las siguientes propuestas reﬂeja en mayor medida una aproximación realista al estudio del cerebro de cara al futuro? A. Comprender el cerebro como una gran red interconectada que funciona de modo coordinado. B. Comprender que diferentes regiones del cerebro son responsables únicas de determinados procesos y funciones psicológicas. C. A y B son correctas. D. Ninguna es correcta. 7. ¿Cuál fue uno de los principales motivos de cisma entre la psicología experimental y la neurociencia durante gran parte del siglo XX? A. Que no se sabía la importancia del cerebro en la conducta y la cognición. B. Que los procesos psicológicos eran explicables en términos dinámicos sin necesidad de acudir a bases neurológicas. C. Que hasta el momento todas las preguntas sobre el funcionamiento del cerebro se habían podido responder mediante modelos puramente cognitivos. D. Nunca hubo un cisma real entre las dos disciplinas. Neurociencia Cognitiva Tema 1. Test © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 21 Test 8. ¿Cuál de los siguientes autores puede considerarse como un precursor de los postulados de la neurociencia cognitiva actual? A. David Marr. B. William James. C. John Hughlings Jackson. D. Sigmund Freud. 9. ¿Cuál de los siguientes avances sirvió para ayudar a la convergencia entre psicología y biología? A. Descubrir que las neuronas se agrupaban de forma inespecíﬁca y se organizaban de forma aleatoria en cortezas adyacentes. B. Que determinadas acciones producían un patrón de actividad neural específica en determinadas áreas de la corteza cerebral. C. A y B son correctas. D. Ninguna es correcta. 10. Según Marr, ¿qué otros dos niveles de organización deben sumarse al nivel de implementación neuronal? A. Anatómico y funcional. B. Molecular y sistémico. C. Dualista y empírico. D. Algorítmico y computacional. Neurociencia Cognitiva Tema 1. Test © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 22 Tema 2 Neurociencia Cognitiva Tema 2. Exploración de los procesos cognitivos Índice Esquema Ideas clave 2.1. Introducción y objetivos 2.2. Técnicas estructurales 2.3. Técnicas funcionales 2.4. Paradigmas experimentales 2.5. Referencias bibliográficas A fondo No es oro todo lo que reluce. El problema de la RMf De paseo por la neuroimagen funcional Test Esquema Neurociencia Cognitiva Tema 2. Esquema © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 3 Ideas clave 2.1. Introducción y objetivos A través de este tema el alumno obtendrá conocimientos de las principales técnicas d e neuroimagen (tanto estructurales como funcionales) a nivel del funcionamiento de la técnica, a nivel de aplicación y de funcionalidad. A su vez, el alumno logrará comprender qué es un paradigma experimental y conocerá algunos de los paradigmas experimentales que han marcado el curso de la neurociencia actual. Por tanto, los objetivos que pretendemos conseguir a través de este tema son: ▸ Conocer el funcionamiento y aplicabilidad de las técnicas de neuroimagen tanto funcionales como estructurales. ▸ Ser capaces de diferenciar las técnicas funcionales de las estructurales. ▸ Comprender qué técnicas son más adecuadas según el objetivo. ▸ Conocer los principales paradigmas experimentales. Neurociencia Cognitiva Tema 2. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 4 Ideas clave 2.2. Técnicas estructurales Tomografía axial computarizada (TAC) La TC empezó a comercializarse en 1983, lo que facilitó el establecimiento de relaciones entre localizaciones de lesión cerebral y los déﬁcits cognitivos. Se puede decir que la TC es una versión compleja y especializada de los rayos X, ya que estos comprimen un objeto tridimensional en dos dimensiones, mientras que la TC permite reconstruir un espacio tridimensional desde una imagen comprimida bidimensionalmente (Gazzaniga et al., 2014; Redolar Ripoll, 2013). A continuación, se explicará de manera simpliﬁcada el funcionamiento de la tomografía computarizada (Gazzaniga et al., 2014; Redolar Ripoll, 2013): ▸ Los aspectos conceptuales iniciales son muy similares a los de los rayos X. La radiación que se emite para ambas técnicas es la misma que recibimos a través de ondas de radio o microondas, no obstante, la magnitud de las ondas es mucho mayor en estos casos. ▸ Esta radiación se emite hacia una zona específica del organismo (en el caso de la neurociencia va a ser principalmente hacia el encéfalo) con el fin de que esa radiación atraviese la zona y se impresione en una placa fotográfica situada detrás de la región de interés (ROI). ▸ Dependiendo de la densidad del tejido atravesado por la radiación, la tasa de absorción de esos rayos por el organismo variará. Por tanto, los restos de radiación que llegan a la placa dependerá de la densidad del tejido. ▸ Es a partir de este punto, qué la TC se empieza a diferenciar de los rayos X. Ya que el emisor y receptor de los rayos no se mantiene estático, sino que rota alrededor del área a estudiar y crea proyecciones secuenciales en un arco de 180o. ▸ Esto generará una imagen bidimensional que será transformada por un software Neurociencia Cognitiva Tema 2. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 5 Ideas clave muy sofisticado para formar una imagen tridimensional de corte transversal. Figura 1. Imagen esquemática del funcionamiento del TAC en conjunto con la obtenida de un TAC. Fuente: Gazzaniga et al., 2014. Como ya hemos dicho, la imagen va a depender de la densidad de los tejidos, al ser muy denso el hueso se verá de un blanco intenso, mientras que el líquido cefalorraquídeo al tener una densidad muy baja se presentará en negro. En cuanto a la sustancia blanca y gris se diferenciará por diferentes tonalidades de grises, sin embargo, hay un problema y es que la densidad de estas dos sustancias es muy similar, por lo que la resolución espacial no es especialmente buena (Redolar Ripoll, 2013). Si bien esta técnica sigue utilizándose en la actualidad ampliamente debido a su bajo coste, cada vez se emplea menos, y en casos más complejos o especíﬁcos esta técnica es sustituida por otras técnicas estructurales como la resonancia magnética (Redolar Ripoll, 2013). Esto se debe principalmente a la baja resolución espacial mencionada con anterioridad y a la iatrogenia que genera. Del posible efecto negativo sobre la salud que puede provocar una TC se ha hablado largo y Neurociencia Cognitiva Tema 2. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 6 Ideas clave extendido, ya que la cantidad de radiación que emite es mucho más elevada que la de los rayos X, es por eso por lo que se espacian los tiempos de exposición a esta técnica. Dentro de esta técnica también se han derivado otras técnicas más específicas. Angiografía Es un método usado para evaluar el sistema circulatorio en el encéfalo. Nos permite visualizar la distribución de la sangre por las principales arterias y venas. Esta técnica funciona igual que la TC, aunque con un ligero cambio, ya que se inyectará una tinción al ﬂujo sanguíneo (normalmente en las arterias carótidas o vertebrales) que permitirá observar el ﬂujo sanguíneo del encéfalo (Becks et al., 2019; Gazzaniga et al., 2014). Figura 2. Comparación de un TC sin contraste (a) y una angiografía (b). Fuente: Becks et al., 2019. Neurociencia Cognitiva Tema 2. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 7 Ideas clave Resonancia magnética (RM) Si bien la TC sigue siendo una técnica ampliamente extendida, la resonancia magnética cobra cada vez más importancia debido a su gran resolución espacial (inferior a un milímetro) y a que es una técnica inocua (Gazzaniga et al., 2014; Maestú Unturbe et al., 2008; Redolar Ripoll, 2013). Esta técnica, si bien superior, es mucho más costosa y presenta una mayor diﬁcultad conceptual y práctica (lo que diﬁculta su comprensión a la hora del estudio por personas no especializadas), ya que involucra aspectos cuánticos y matemáticos muy complejos (Maestú Unturbe et al., 2008). No obstante, a continuación, se intentará explicar a grandes rasgos el funcionamiento de la resonancia magnética en términos de física básica. De manera general, para hacerse una idea de cómo funciona la resonancia, lo que hace es explotar las propiedades magnéticas de los átomos de los que está hecho el tejido, básicamente, bombardea el tejido con ondas electromagnéticas (campo magnético) y con frecuencias de ondas de radio (Carlson, 2014; Gazzaniga et al., 2014; Maestú Unturbe et al., 2008; Redolar Ripoll, 2013). Los que reciben estas ondas son unos átomos, en concreto átomos de hidrógeno, los cuales se encuentran ampliamente extendidos por todo el organismo debido a la gran cantidad de agua que contiene el cuerpo, el cual contiene un único protón con una propiedad denominada espín (rotación) que le hace comportarse de una manera específica (Gazzaniga et al., 2014; Maestú Unturbe et al., 2008). E s t e protón de hidrógeno, como hemos dicho, se encuentra en constante movimiento rotando sobre su propio eje con movimientos aleatorios. El sentido de esta rotación va a depender de la carga energética que tenga, así hablamos de protones en estado paralelo (baja energía) o en estado antiparalelo (alta energía) (Maestú Unturbe et al., 2008). Neurociencia Cognitiva Tema 2. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 8 Ideas clave Hasta aquí los protones se están comportando de manera natural sin la intervención de la resonancia magnética. Es ahora cuando se induce un campo magnético producido por la resonancia sobre los protones que se encuentran en estado de baja energía (solo se puede inﬂuir en estos porque los otros ya están «cargados» de energía). Este campo magnético inducido por la resonancia es muy potente y se encuentra medido en teslas, con esa terminología la mayoría de las resonancias presentan teslas de entre 0,5 y 1,5 (Gazzaniga et al., 2014; Maestú Unturbe et al., 2008). Es en esta primera fase de la resonancia que aparece el primer problema y es que el hecho de que los protones estén en estado paralelo o antiparalelo va a depender principalmente de la temperatura, y como el ser humano se encuentra a una temperatura entre 36o y 37o, una gran parte de estos protones se va a encontrar en estado antiparalelo y por lo tanto no van a poder ser inﬂuenciados por el campo magnético producido por la resonancia (Maestú Unturbe et al., 2008). Mientras tanto, el resto de los protones que se encuentran en estado paralelo al ser inﬂuenciados por el campo magnético se van a alinear, generando un movimiento de peonza en torno a su propio eje y en dirección paralela al eje del campo magnético (Carlson, 2014; Gazzaniga et al., 2014; Maestú Unturbe et al., 2008). Es aquí donde entra otro concepto físico denominado frecuencia Larmor (que, si bien no explicaremos, debemos comprender que se relaciona con este movimiento de protones), que nos da la ecuación necesaria para poder procesar posteriormente la imagen (Maestú Unturbe et al., 2008). Una vez los protones se encuentran alineados con el campo magnético, se induce también una onda de radiofrecuencia precisa, la cual absorben los protones transformando a estos de estado antiparalelo a paralelo (Carlson, 2014; Gazzaniga et al., 2014; Maestú Unturbe et al., 2008). A través de una serie de cálculos, el campo magnético adquiere una serie de grados especíﬁcos respecto al eje Neurociencia Cognitiva Tema 2. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 9 Ideas clave principal, que por una serie de cálculos nos permite seleccionar cortes especíﬁcos en cualquier plano (Maestú Unturbe et al., 2008). Tras esto, la onda de radiofrecuencia se interrumpe, haciendo que de nuevo los protones que se encontraban ahora en estado de alta energía vuelvan a perder la energía obtenida (este proceso se llama proceso de relajación). Esta energía se va a perder a través de la emisión de una señal de radio la cual se denomina señal de decaimiento de inducción libre, que contiene toda la información sobre el corte que hemos pedido a la resonancia, la cual va a ser recogida por los detectores que se encuentran alrededor del área que queríamos estudiar (Carlson, 2014; Gazzaniga et al., 2014; Maestú Unturbe et al., 2008; Redolar Ripoll, 2013). Figura 3. Esquema visual del proceso de la resonancia magnética a nivel atómico: (1) sin la influencia magnética los protones rotan de manera aleatoria; (2) cuando son expuestos a un campo magnético de la MRI se alinean en la orientación de ese campo (los protones con una flecha hacia arriba indican estado paralelo o baja energía, hacia abajo, antiparalelo o alta energía); (3) cuando la onda de radiofrecuencia es aplicada, los protones se mueven de manera previsible en un estado de elevada energía; (4) cuando el pulso se apaga, los protones liberan la energía y vuelven a la orientación del campo magnético. Fuente: Gazzaniga et al., 2014. Al medir sistemáticamente las señales la resonancia magnética puede, mediante un análisis matemático, reconstruir una imagen basada en la distribución de los protones y otros agentes magnéticos del tejido, generando la imagen tridimensional (Maestú Unturbe et al., 2008). Hasta aquí podemos entender cómo se obtiene la imagen de la resonancia magnética, no obstante, es necesario comprender que dependiendo de una serie de Neurociencia Cognitiva Tema 2. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 10 Ideas clave factores físicos podemos obtener distintos tipos de imágenes. Simpliﬁcando, en función del momento de adquisición de la imagen se podrá obtener una imagen de densidad protónica en T1 o T2 (Maestú Unturbe et al., 2008; Redolar Ripoll, 2013). Lo que nos atañe a nosotros respecto a esto es que dependiendo de la T en la que nos encontremos, vamos a tener un tipo de contraste u otro (Gazzaniga et al., 2014; Maestú Unturbe et al., 2008) (Tabla 1). Para ﬁnalizar, es necesario recalcar la importancia que tienen los teslas en la resolución de la resonancia. Cuantos más teslas tenga la resonancia, mayor será la fuerza del campo magnético y mejor será su imagen. Ya hemos hablado sobre la presencia de resonancia magnéticas entre 0,5 y 1,5 teslas. Pero en investigación los teslas suelen aumentar entre los 3 y los 7 teslas (aunque países como Estados Unidos o Alemania están creando resonancias de más de 12 teslas). La pregunta que nos planteamos es si el aumento de teslas conlleva una mejora sustancial en la medicina general o en la investigación, y la respuesta es que sí, ya que nos permiten hacer un análisis mucho más exhaustivo (Isaacs et al., 2020). Tabla 1. Tabla explicativa sobre lo que observamos en una RM según su T. Fuente: Maestú Unturbe et al., 2008. Neurociencia Cognitiva Tema 2. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 11 Ideas clave Figura 4. Imagen por resonancia magnética: (a) densidad protónica, (b) imagen potenciada en T1, (c) imagen potenciada en T2. Fuente: Gazzaniga et al., 2014. DTI (imágenes tensoriales de difusión) Es una técnica de resonancia magnética estructural que nos permite estudiar la estructura anatómica de los tractos axonales de la sustancia blanca (Gazzaniga et al., 2014). Si bien las bases son las mismas que la resonancia magnética, para comprender esta técnica es necesario entender ciertos conceptos físicos que veremos de manera simplificada. Todas las moléculas maniﬁestan un movimiento térmico (en líquido) cuando la temperatura es mayor del 0 absoluto, este movimiento se llama difusión y es aleatorio. La resonancia magnética lo que va a hacer es medir la densidad hacia el movimiento del agua contenida en los axones, usando el conocimiento sobre las características de difusión del agua cuando está restringida (Maestú Unturbe et al., 2008; Gazzaniga et al., 2014; Redolar Ripoll, 2013). La difusión del agua en estado libre es isotrópica, es decir que se puede mover en cualquier dirección, mientras que la difusión del agua en el encéfalo es anisotrópica, es decir que está restringida. Esta difusión es la que reﬂeja la presencia de una arquitectura estructural dentro del sistema nervioso central, esta restricción del Neurociencia Cognitiva Tema 2. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 12 Ideas clave movimiento hace que las partículas de agua se mueven de manera perpendicular con el axón. Y si bien la anisotropía se da en todo el encéfalo, esta es mayor en los axones gracias a las vainas de mielina que hacen de aislante (Gazzaniga et al., 2014; Maestú Unturbe et al., 2008; Redolar Ripoll, 2013). Los principios de la resonancia magnética se van a combinar con el conocimiento sobre la difusión de agua dentro del encéfalo y, a través de dos pulsos de campos magnéticos (el primer pulso determina la posición inicial y el segundo, tras un pequeño retraso, detecta qué tan lejos se ha movido), la resonancia será sensitiva a la difusión del agua, permitiéndonos obtener imágenes sobre los tractos axonales (Gazzaniga et al., 2014; Maestú Unturbe et al., 2008; Redolar Ripoll, 2013). Esta imagen lo que nos va a mostrar es un mapa a color, donde los colores nos indican cada uno de los tres ejes de direccionalidad en las que se mueve el agua dentro de los axones; rojo (izquierda-derecha), verde (anterior-posterior) y azul (superiorinferior). Figura 5. Imagen por DTI. Fuente: Maestú Unturbe et al., 2008. Neurociencia Cognitiva Tema 2. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 13 Ideas clave ▸ Tractografía: un tipo de imagen producto del DTI que nos permite obtener información de estas fibras y su direccionalidad en imágenes tridimensionales (Redolar Ripoll, 2013; Yeh et al., 2021). Figura 6. Imagen por DTI. Fuente: Maestú Unturbe et al., 2008. Volumetría Técnica de neuroimagen que permite investigar las diferencias focales en la anatomía del cerebro a través de un enfoque estadístico. Nos permite ver y analizar la densidad o el volumen del tejido cerebral haciendo una comparación estadística entre dos grupos (Bashir et al., 2019). Por ejemplo, supongamos que queremos ver si la enfermedad de Alzheimer (EA) lleva a la reducción del volumen de un área especíﬁca del lóbulo frontal, lo que haríamos sería generar una región de interés en esta área acotándolo por voxels y lo compararíamos con el volumen medio en Neurociencia Cognitiva Tema 2. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 14 Ideas clave personas sin enfermedad. Espectroscopia El objetivo de esta técnica es cuantificar la concentración de protones de compuestos químicos especíﬁcos que se encuentran en el tejido y que realizan funciones metabólicas especíﬁcas. Esto aporta información bioquímica de gran utilidad sin recurrir a agentes externos mediante la acotación de regiones de interés (ROI) (Maestú Unturbe et al., 2008; Redolar Ripoll, 2013). Figura 7. Gráfico producto de la espectroscopia que refleja la composición química de un tejido del ROI escogido. Fuente: Redolar Ripoll, 2013. Neurociencia Cognitiva Tema 2. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 15 Ideas clave 2.3. Técnicas funcionales En la sección A fondo puede encontrarse un recurso complementario muy interesante sobre las técnicas de neuroimagen funcional: De paseo por la neuroimagen funcional. PET (tomografía por emisión de positrones) Fue el primer método de neuroimagen que se inventó (Carlson, 2014). Básicamente, aprovecha que ante una actividad mental aparecen variaciones locales en el ﬂujo sanguíneo, el cual puede ser trazado por un marcador radioactivo (Gazzaniga et al., 2014; Maestú Unturbe et al., 2008; Redolar Ripoll, 2013). No obstante, hay que tener en cuenta que mide la actividad relativa y no la absoluta de la actividad metabólica (Gazzaniga et al., 2014). Se inyecta en el riego sanguíneo un marcador radioactivo que es captado por el PET. Los isótopos radioactivos se degradan rápidamente transformándose en positrones que chocan con el electrón y forman dos fotones o rayos gamma que se desplazan en sentido opuesto. El PET posee receptores para estos fotones y así representa físicamente la localización de donde está emitiendo ese rayo gamma (Carlson, 2014; Gazzaniga et al., 2014; Maestú Unturbe et al., 2008; Redolar Ripoll, 2013). Si bien hay isótopos bastante usados para el estudio de la cognición a nivel general, en los últimos años de investigación se ha descubierto que hay ciertos isótopos específicos para ciertos trastornos o patologías, lo que permite que la técnica sea m u y selectiva y esto posibilita detectar alteraciones en las primeras fases de la enfermedad o trastorno (Gazzaniga et al., 2014; Maestú Unturbe et al., 2008). Neurociencia Cognitiva Tema 2. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 16 Ideas clave Sin embargo, hay que tener en cuenta que es una técnica bastante compleja y sofisticada, lo que lleva a que sea muy cara. No solo eso, también es relativamente invasiva y tiene una baja resolución espacial que choca con la alta resolución espacial que tiene la resonancia magnética funcional (Carlson, 2014; Maestú Unturbe et al., 2008; Redolar Ripoll, 2013). Figura 8. Imagen por PET. Fuente: Thobois et al., 2019. SPECT El funcionamiento es prácticamente el mismo que el del PET, aunque el radiofármaco y la cámara que se utilizan son distintos (Thobois et al., 2019). Figura 9. Imagen por PET. Fuente: Thobois et al., 2019. Neurociencia Cognitiva Tema 2. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 17 Ideas clave RMf (resonancia magnética funcional) BOLD Su uso ha ido en aumento debido a su carácter no invasivo, su fácil implementación, su alta resolución espacial (milimétrica) y su adecuada resolución temporal (un poco por debajo del segundo), además de la gran fiabilidad de la señal obtenida. El procedimiento es el mismo que el de la resonancia magnética tradicional (Gazzaniga et al., 2014), pero con otra conceptualización. Y es que es bien sabido que la acción cerebral consume energía y, como el encéfalo no tiene reservas, de manera constante va a realizar un gasto de oxígeno y glucosa. Teniendo esto en cuenta, el gasto es relativamente estable a no ser que se lleve a cabo una actividad mental especíﬁca, lo que hará aumentar, en el área en el que se lleva a cabo esa actividad, el consumo tanto de oxígeno como de glucosa (Carlson, 2014; Maestú Unturbe et al., 2008; Redolar Ripoll, 2013). Con estos conceptos en mente, la resonancia magnética funcional está centrada en las propiedades magnéticas de la desoxihemoglobina (Gazzaniga et al., 2014; Maestú Unturbe et al., 2008). La desoxihemoglobina es paramagnética (capaz de interactuar con el campo magnético), a diferencia de la oxihemoglobina que no lo es (Gazzaniga et al., 2014; Redolar Ripoll, 2013). Esto hace que la resonancia magnética funcional pueda detectar el ratio de oxihemoglobina y desoxihemoglobina, a esto se le llama nivel de oxígeno en sangre dependiente (BOLD, por sus siglas en inglés) (Carlson, 2014; Gazzaniga et al., 2014; Redolar Ripoll, 2013). Neurociencia Cognitiva Tema 2. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 18 Ideas clave Para obtener la imagen es necesario realizar una comparación entre dos imágenes o más bien grupos de imágenes, unas en las que la persona esté en reposo y otras donde esté realizando una tarea (Redolar Ripoll, 2013). (A modo de apunte, recuerden que todas las imágenes que aparezcan de resonancia magnética funcional serán en T2). Por ejemplo, queremos encontrar las zonas que se relacionan con la atención sostenida, para ello pondremos a la persona en la resonancia y en los primeros minutos le pediremos a la persona que se relaje, tras esto iniciaremos la tarea que está relacionada con la atención sostenida. Una vez se ha terminado el ensayo se compara la imagen en reposo con la de la tarea y a través de cálculos matemáticos se hallarán las zonas donde el gasto de oxígeno ácido es mayor. Figura 10. Imagen por RMf, a medida que aumenta la intensidad lumínica se producen cambios en la corteza visual. Fuente: Thobois et al., 2019. Neurociencia Cognitiva Tema 2. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 19 Ideas clave En la sección A fondo encontrarás un recurso complementario muy interesante sobre la resonancia magnética funcional: No es oro todo lo que reluce. El problema de la RMf. Perfusión Detecta los cambios de susceptibilidad magnética causados por el paso del ﬂujo sanguíneo con contraste, pudiéndose cuantiﬁcar de manera relativa al volumen sanguíneo (Redolar Ripoll, 2013). Captación de la actividad neural Si bien no se puede considerar al cien por cien como neuroimagen, sí que toma un papel importante y relevante en la neurociencia y últimamente está cobrando más importancia en la localización espacial gracias a los avances tecnológicos. EEG (electroencefalografía) Captamos la energía generada por un grupo de neuronas. Hay que tener en cuenta que el potencial de acción generado por una sola neurona no es suﬁciente para ser captado desde un electrodo colocado sobre el cuero cabelludo, es por eso por lo que captamos aquellas neuronas que pulsan a la vez (grupos neuronales). Los electrodos que se colocan sobre el cuero cabelludo suelen ir desde los 20 a los 156 electrodos colocados en una especie de gorro. La ﬂuctuación de voltaje que aparece en un electrodo se va a comparar con el de los electrodos contiguos. De esta manera se muestra, a través de una serie de ecuaciones, la actividad general reﬂeja del cerebro Neurociencia Cognitiva Tema 2. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 20 Ideas clave (actividad intrínseca cerebral), la cual está asociada con distintos estados conductuales desde el sueño hasta la excitabilidad (Gazzaniga et al., 2014). Figura 11. Ritmos cerebrales. Fuente: Gazzaniga et al., 2014. MEG (magnetoencefalografía) Mide lo mismo que el EEG, aunque con una capacidad mucho más potente a la hora de captar señales y a la hora de localizar las fuentes (mejora resolución espacial, aunque sigue siendo mucho peor que el resto de las técnicas, pero mucho mejor en resolución temporal). Mientras que el EEG capta la señal eléctrica de las neuronas, Neurociencia Cognitiva Tema 2. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 21 Ideas clave la MEG se basa en el principio de que a toda señal eléctrica le corresponde de manera perpendicular una señal magnética, que es la que capta. El hecho de que capte señales magnéticas hace que solamente pueda obtener la actividad orientada de manera paralela a la superﬁcie del cráneo. Además, para poder obtener correctamente la señal, la máquina tiene que estar construida dentro de una jaula de Faraday (Gazzaniga et al., 2014). PER (potenciales eventos relacionados) En verdad, el PER es una subcategoría tanto de la encefalografía como de la magnetoencefalografía. Mientras que las anteriores se han centrado en la actividad intrínseca cerebral, esta se centra en la actividad modulada por una tarea en particular. El funcionamiento es simple, el EEG/MEG almacena la información de varios trials de una misma actividad (deben ser una gran cantidad de trials para hacer un promediado que eliminará la variedad eléctrica de la actividad y ensalzará la señal que ha sido impulsada por el estímulo de la tarea) (Gazzaniga et al., 2014). Para obtener una buena señal se tiene que pasar por los siguientes pasos (Redolar Ripoll, 2013): ▸ Adquisición de la señal: repetición extensa de una tarea en la que el estímulo aparezca al menos el 20 % de las veces. ▸ Amplificación: la señal es muy débil por lo que se intenta amplificar y reducir o filtrar el ruido. Neurociencia Cognitiva Tema 2. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 22 Ideas clave ▸ Promediado: se promedian todas las repeticiones de la tarea. Este promediado va a generar que aquello que sea producto del estado basal de la persona o un artefacto se elimine y solamente aparezca aquello que se ha dado en el momento de la tarea específica. ▸ Representación gráfica y análisis: se representa en un eje de coordenadas el voltaje y el tiempo para posteriormente analizarlo. En algunas ocasiones, a través de una serie de software especializados, se representan espacialmente, aunque para esto utilizamos otros tipos de técnicas mencionadas anteriormente. Figura 12. Proceso del PER. Fuente: Gazzaniga et al., 2014. Existen otras técnicas como el registro de la actividad eléctrica de neuronas únicas o de pequeños grupos o la electrocorticografía que también pueden ser usadas, aunque son de menor relevancia para la neurociencia cognitiva, por lo que no serán explicadas en este tema. Neurociencia Cognitiva Tema 2. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 23 Ideas clave Las técnicas de neuroimagen funcional aplicadas Podemos aplicar las técnicas de neuroimagen funcional como herramientas de captado de información aplicada a un feedback o como herramientas que faciliten la localización de áreas a estimular. En el siguiente vídeo, titulado Técnicas de estimulación , veremos las técnicas de estimulación no invasivas haciendo énfasis en la estimulación magnética transcraneal. Accede al vídeo: https://unir.cloud.panopto.eu/Panopto/Pages/Embed.aspx?id=69a0f6c3-d5784101-bc53-b04d00c4e44b Neurociencia Cognitiva Tema 2. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 24 Ideas clave En el siguiente vídeo, titulado Biofeedback, veremos qué es el biofeedback, sus características, las variables que afectan el aprendizaje de este y sus ámbitos de aplicación. Accede al vídeo: https://unir.cloud.panopto.eu/Panopto/Pages/Embed.aspx?id=9aa47f35-2dd841da-9e3a-b04d00c4e431 Neurociencia Cognitiva Tema 2. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 25 Ideas clave 2.4. Paradigmas experimentales Según el Diccionario APA de Psicología de 2022 (American Psychological Association), un paradigma experimental es un conjunto de suposiciones técnicas que constituyen un modelo o patrón representativo a partir de un diseño experimental, que acaba constituyendo un marco teórico (aceptado generalmente) dentro de una disciplina, en nuestro caso la neurociencia. Los paradigmas experimentales han estado presentes desde los comienzos de la neuropsicología hasta la actualidad. Sin embargo, hay algunos paradigmas que son especialmente conocidos por el aporte que brindaron a la neurociencia cognitiva (Kessels, 2019): ▸ Paradigma N- Back (Kirchner, 1958): estudió la adaptación de la memoria de trabajo a medida que la tarea se volvía cada vez más difícil. El individuo tiene que indicar si coincide o no la secuencia de estímulos presentes con la expuesta en N condiciones anteriores. ▸ Iowa Gambling Task (IGT) (Bechara, et al., 2005): evalúa la toma de decisiones y la asunción de riesgos. Este paradigma presenta cuatro barajas, el sujeto deberá ir eligiendo cartas de alguna de esas barajas, esta elección implicará una pérdida o una ganancia de dinero. Lo que no sabe es que dos de esos mazos presentan premios muy altos (aunque de vez en cuando castigos muy graves), mientras que los otros dos mazos presentan premios menos altos (pero con castigos más leves), lo que hace que a la larga los dos primeros mazos te hagan perder dinero. ▸ Tarea de tiempo de reacción o paradigma de aprendizaje inverso (Nissen y Bullemer, 1987). Aprendizaje de secuencias motoras y el comportamiento adaptativo. Neurociencia Cognitiva Tema 2. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 26 Ideas clave 2.5. Referencias bibliográficas American Psychological Association. (2022). Paradigm. En APA Dictionary of Psychology. https://dictionary.apa.org/paradigm Bashir, S., Baradi, R. y Al-Ghamdi, F. (2019). Gender and hemispheric diﬀerences in epilepsy diagnosed by voxel-based morphometry (VBM) method: A pilot cortical thickness study. Acta Informatica Medica, 27(3), 171. https://doi.org/10.5455/aim.2019.27.171-176 Becks, M. J., Manniesing, R., Vister, J., Pegge, S. A. H., Steens, S. C. A., van Dijk, E. J., Prokop, M. y Meijer, F. J. A. (2019). Brain CT perfusion improves intracranial vessel occlusion detection on CT angiography. Journal of Neuroradiology, 46(2), 124129. https://doi.org/10.1016/j.neurad.2018.03.003 Carlson, N. R. (2014). Métodos y procedimientos de investigación, C. E. GEA (Ed.). En N. R. Carlson (autor), Fisiología de la conducta (11.ᵃ ed. pp. 137-171). Pearson. Gazzaniga, M. S., Ivry, R. B. y Mangun, G. R. (2014). Cognitive neuroscience (4.ᵃ ed., international student ed.). Norton. Isaacs, B. R., Mulder, M. J., Groot, J. M., van Berendonk, N., Lute, N., Bazin, P., Forstmann, B. U. y Alkemade, A. (2020). 3 versus 7 tesla magnetic resonance imaging for parcellations of subcortical brain structures in clinical settings. PloS One, 15(11). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0236208 Kessels, R. P. (2019). Improving precision in neuropsychological assessment: Bridging the gap between classic paper-and-pencil tests and paradigms from cognitive neuroscience. The Clinical Neuropsychologist, 33(2), 357-368. https://doi.org/10.1080/13854046.2018.1518489 Neurociencia Cognitiva Tema 2. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 27 Ideas clave Maestú Unturbe, F., Ríos Lago, M. y Cabestrero Alonso, R. (2008). Neuroimagen: Técnicas y procesos cognitivos. Elsevier-Masson. Redolar Ripoll, D. (2013). Neurociencia cognitiva (1st ed.). Panamericana. Thobois, S., Prange, S., Scheiber, C. y Broussolle, E. (2019). What a neurologist should know about PET and SPECT functional imaging for parkinsonism: A practical p e r s p e c t i v e . Parkinsonism & Related Disorders, 59, 93-100. https://doi.org/10.1016/j.parkreldis.2018.08.016 Yeh, F., Irimia, A., de Almeida Bastos, D. C. y Golby, A. J. (2021). Tractography methods and ﬁndings in brain tumors and traumatic brain injury. NeuroImage, 245. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2021.118651 Neurociencia Cognitiva Tema 2. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 28 A fondo No es oro todo lo que reluce. El problema de la RMf Biello, D. (2016). Much of what we know about the brain may be wrong: The problem with fMRI. [Vídeo]. Ideas. TED. https://ideas.ted.com/much-of-what-we-know-aboutthe-brain-may-be-wrong-the-problem-with-fmri/ El blog de TED nos introduce un problema que ha estado rondando la cabeza de muchos cientíﬁcos durante años. Este problema es, ni más ni menos, la ﬁabilidad de la señal recibida por el RMf. No parece ser tan ﬁable como aparenta y, por lo tanto, muchas investigaciones basadas en esta técnica pueden presentar una metodología poco robusta que evite este problema. Con esta lectura se pretende subrayar el carácter cientíﬁco que debemos tener ante todo y no aceptar algo únicamente por verlo expuesto en una publicación académica. Neurociencia Cognitiva Tema 2. A fondo © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 29 A fondo De paseo por la neuroimagen funcional Lystad, R. P. y Pollard, H. (2009). Functional neuroimaging: a brief overview and feasibility for use in chiropractic research. The Journal of the Canadian Chiropractic Association, 53(1), 59. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2652631/pdf/jcca-v53-1-059.pdf Si bien este artículo está centrado en otra área, desarrolla de manera extendida el funcionamiento y uso de las técnicas de neuroimagen funcional, además de ayudar a introducir términos relevantes y básicos que facilitarán al alumno la comprensión del tema. Neurociencia Cognitiva Tema 2. A fondo © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 30 Test 1. Sobre la tomografía axial computarizada, señala la correcta: A. Es una técnica inocua. B. Utiliza radiaciones electromagnéticas. C. Permite obtener una imagen en varios cortes y planos. D. El líquido cefalorraquídeo se ve en negro. 2. Si muestro una imagen en T1, ¿qué tejidos se verían en blanco? A. Sustancia gris y lesiones con agua. B. Líquido cefalorraquídeo, tumores y quistes. C. Hemorragias, grasa y sustancia blanca. D. Todas son correctas. 3. ¿Qué captan los receptores de la resonancia magnética? A. Captan la energía liberada por los protones tras detener la onda de radiofrecuencia. B. Captan el campo magnético que presentan los protones al girar sobre sí mismos. C. Liberan la energía electromagnética que previamente la RM había inducido. D. Liberan la energía procedente del movimiento giratorio del propio protón. Neurociencia Cognitiva Tema 2. Test © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 31 Test 4. Empareja la direccionalidad de los tractos axónicos con el color que le corresponde según una imagen de DTI: 5. ¿Qué quiere decir la palabra anisotrópico? A. Que el protón se encuentra en estado paralelo. B. Que el agua se mueve libremente. C. Que el protón se encuentra en estado antiparalelo. D. Que el movimiento del agua está restringido. 6. ¿Qué captan los receptores del PET? A. Dos fotones. B. Energía liberada del protón. C. El residuo del electrón. D. Otras partículas atómicas radiactivas. 7. ¿Qué pasa en el encéfalo si realizamos una actividad específica demandante? A. Se reduce el riego sanguíneo en la zona. B. Aumenta el consumo de oxígeno. C. Aumenta el aporte de polisacáridos. D. No hay cambios apreciables. Neurociencia Cognitiva Tema 2. Test © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR) 32 Test 8. ¿Qué tipo de imagen obtenemos de un BOLD? A. Una imagen de densidad protónica. B. Una imagen en T2. C. Una imagen de gráfico de barras. D. Todas son correctas. 9. ¿Qué ley física rige en la MEG? A. A toda señal eléctrica le pertenece otra señal magnética perpendicular. B. La ley de Fourier, que crea una serie de ecuaciones cuánticas complejas. C. La ley de Larmor, la cual está relacionada con la frecuencia. D. Ninguna es correcta. 10. En cuanto a los potenciales eventos relacionados: A. Son únicos de la EEG. B. Todos los trials deben presentar el trigger. C. Es ne

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