Bases Biológicas de la Conducta: La Memoria y el Aprendizaje PDF

BASES BIOLÓGICAS DE LA CONDUCTA. PSICOFARMACOLOGÍA Unidad 4 La memoria y el aprendizaje Pág 101 UNIDAD DIDÁCTICA 4 La memoria y el aprendizaje 1. OBJETIVOS Definir y diferenciar en sus fases la memoria y el aprendizaje, la fase de consolidación o paso d...

BASES BIOLÓGICAS DE LA CONDUCTA. PSICOFARMACOLOGÍA Unidad 4 La memoria y el aprendizaje Pág 101 UNIDAD DIDÁCTICA 4 La memoria y el aprendizaje 1. OBJETIVOS Definir y diferenciar en sus fases la memoria y el aprendizaje, la fase de consolidación o paso de la memoria de corto a largo plazo y los procesos que la constituyen. Analizar los diferentes experimentos llevados a cabo en este sentido para determinar en qué zonas del sistema nervioso se lleva a cabo la fijación y los agentes bioquímicos y neurofisiológicos implicados. 2. DEFINICIÓN Y ANÁLISIS Muchas definiciones se han dado de ambos conceptos que aquí no vamos a enumerar. Sin embargo, neuropsicológicamente la definición quizá más correcta sea la de ECCLES, que incide en la división del concepto de memoria en dos tipos:  Memoria a corto plazo o controlada.  Memoria a largo plazo o consolidada. La primera es una memoria de hechos recientes y es un ejem- plo de la misma el recuerdo de un número de teléfono poco usual. Es una memoria que no tiende a ser considerada a no ser que existan circunstancias que tienden a transformarla en una memoria a largo plazo. Esta última, sin embargo, está ligada a procesos estables, irreversibles y evocables a largo plazo mediante mecanismos especiales a través de los cuales AUXILIAR DE PSIQUIATRÍA  BASES BIOLÓGICAS DE LA CONDUCTA. PSICOFARMACOLOGÍA Unidad 4 La memoria y el aprendizaje Pág 102 se logra una resistencia a injerencias físicas o químicas. Está además ligada a la que denominaremos Huellas Mnésicas o Engramas de la memoria, que posteriormente estudiaremos con más detalle. Hay que decir, de todas maneras, que un engrama o huella mnésica es o consiste en la consolidación ECCLES divide el concepto de unos hechos estructurales cerebrales y que pueden ser de memoria en dos tipos: memoria a corto plazo o leídos o recomendados otra vez cuando las circunstancias lo controlada y memoria a hagan necesario. Estos engramas se utilizan rápida o lenta- largo plazo o consolidada. mente, por ejemplo en los exámenes. Son como una cassette que tenemos grabada y lo importante del caso es cómo se acciona el mecanismo de grabación. Existen deficiencias en ambos polos de la memoria, así, por ejemplo, pueden darse deficiencias en el mecanismo de grabación sin alteraciones de la memoria controlada a corto plazo, o bien, caso de los ancianos, pueden darse fallos en la memoria a corto plazo y sin embargo, pueden recordar hechos remotísimos. Para pasar del primer al segundo estadio de la memoria deben existir una serie de factores que integrarán la llamada fase de consolidación, estos factores ya los comentaremos. Hay que decir o nombrar la existencia de experiencias que intentan relacionar la personalidad de un individuo con su memoria. De todo lo dicho se deduce que la memoria va pasar por dos fases distintas específicamente, y que se suceden en el tiempo:  Fase de Aprendizaje.  Fase de Consolidación y fijación del aprendizaje. Esta fase segunda es el verdadero problema teórico. Sin em- bargo, el problema de la fase de aprendizaje no está todavía AUXILIAR DE PSIQUIATRÍA  BASES BIOLÓGICAS DE LA CONDUCTA. PSICOFARMACOLOGÍA Unidad 4 La memoria y el aprendizaje Pág 103 totalmente resuelto, pues ¿Cómo captamos los estímulos de memoria? Podría acudirse a la fácil solución de los circuitos reverberantes de entrada y salida de los reflejos, es decir, el típico mecanismo del arco reflejo. Esto es, hasta cierto punto, capaz de explicar la fase de captación, pues la formación de un circuito reverberante implicaría una cognición inmediata que si no es reforzada se perdería. Vamos a estudiar ahora la fase más difícil de la memoria, que es el proceso de consolidación de la misma y las experiencias que se han llevado a cabo al respecto. 3. PROCESO DE CONSOLIDACIÓN DE LA MEMORIA. EXPERIENCIAS Alcanzada la fijación, se consiguen unas características de irreversibilidad del recuerdo que son muy acusadas. La ma- yoría que siguen son sobre animales inferiores y deberemos tener cuidado al intentar extrapolar al hombre. 3.1. EXPERIENCIAS DE DUNCAN Duncan poseía 9 grupos de ratas, uno de ellos lo utilizaba como Las experiencias de Duncan con el electros- grupo de control y a los 8 restantes los sometía a experimen- hock demostraron que tación. Con ellos realiza unas experiencias de aprendizaje de éste tenía incidencia en el aprendizaje consolidado evitación durante 18 sesiones. Después de cada sesión practica solo a corto plazo pero no si se aplicaba más de electroshocks a las ratas en cuestión. No conviene confundir el una hora después, lo que shock eléctrico con el electroshock, dado que el primero con- ocurre también con la anestesia y la congelación. siste en el paso de una corriente no necesariamente en el plan traumático y doloroso, en cambio, el elestroshock es una fuerte e intensa corriente a nivel craneal que origina unas convulsiones similares a los ataques epilépticos con pérdidas de consciencia AUXILIAR DE PSIQUIATRÍA  BASES BIOLÓGICAS DE LA CONDUCTA. PSICOFARMACOLOGÍA Unidad 4 La memoria y el aprendizaje Pág 104 que son utilizados en casos graves de Psiquiatría como psicosis esquizofrénicas y depresivas. El fundamento del elestroshock no es conocido y no se sabe con certeza a qué nivel actúa, si sobre la memoria, sobre la abertura de los depósitos de catecolaminas, etc. En cualquier caso, y volviendo al expe- rimento que nos ocupa, lo que sí produce es un trastorno importante de la memoria por lo menos si se suministra al cabo de 3/4 - 1 hora de efectuado el aprendizaje lo que ori- gina una consolidación dificultosa del mismo. Duncan lo que hace es suministrar estos electroshocks variando el espacio del tiempo entre el fin de la sesión y el momento en que lo aplica, desde 15 minutos hasta 14 horas. Los resultados in- dican una disminución progresiva del porcentaje o tanto por ciento de aprendizaje de la evitación y esto está en relación directa con la proximidad en el tiempo del electroshock. Así, a tiempos cortos post-sesión se destruye la consolidación, pero si es administrado 1 hora después de la sesión no origina problemas en lo que a consolidación se refiere. Algo parecido ocurre con la aplicación de anestesia y conge- lación. Con estos procesos lo que se consigue es una pérdida de posible reforzamiento que podría ocurrir sobre unos es- tímulos de memoria previamente almacenados a través de aquellos circuitos reverberantes o integrantes del arco reflejo. 4. TEORÍAS PSICOFISIOLÓGICAS DE LA MEMORIA 4.1. TEORÍA DE LA ACETIL COLINA Es una teoría nueva y quizá poco elaborada. Se origina en la Universidad de Berkeley y aboga por que la capacidad general para la consolidación de problemas de aprendizaje es debida AUXILIAR DE PSIQUIATRÍA  BASES BIOLÓGICAS DE LA CONDUCTA. PSICOFARMACOLOGÍA Unidad 4 La memoria y el aprendizaje Pág 105 a la acción de la acetil colina cortical. Esta es una construcción totalmente hipotética y una gran traba a la misma es la difi- cultad de mediación de esta acetil colina cortical, por lo que en el experimento lo que se hace es medir el nivel de ACETIL COLINESTERASA o enzima encargado de la inactivación de la misma. A pesar de todo, la mediación sigue siendo difícil pues, en primer lugar, se hace necesario sacrificar al animal, y en segundo lugar, la acetil colinesterasa puede presentarse bajo dos formas en el SNC:  Verdadera: Unida a la parte noble del SNC.  Falsa: Unida a las células de la glia y demás células no nobles. Incluso no se sabe hasta que punto la acetil colina observada es de procedencia cerebral o periférica, que llega al cerebro después de atravesar la barrera hemotoencefálica. De todos modos, y aparte estos inconvenientes, según esta teoría, a niveles altos de acetil colina cortical aumentaría el nivel de aprendizaje y de memoria. Se trata de una teoría en estudio que aparte de presentar los problemas de estudio y metodológicos ya reseñados muestra resultados, a veces, totalmente contradictorios. No hay razón, además, para atribuir toda la complejidad de la conducta a un sólo neurotransmisor, pues, aparte de conocerse pocos (catecolaminas., indolaminas...) seguro que deben haber muchos más. 4.2. HIPÓTESIS DE HYDEN Es una hipótesis ligada al famoso RNA cuyas tasas en el córtex y SNC aumentarían el nivel de memoria y aprendizaje depen- AUXILIAR DE PSIQUIATRÍA  BASES BIOLÓGICAS DE LA CONDUCTA. PSICOFARMACOLOGÍA Unidad 4 La memoria y el aprendizaje Pág 106 diendo del nivel del mismo. Existen experiencias con ratas, de modo que se las entrena a pasar un alambre al final del cual existe una plataforma con comida con lo cual se convierten en equilibristas. Conseguido el aprendizaje se les sacrifica y se analiza la cantidad de RNA que poseen en sus células de Deu- ters situadas en los núcleos vestibulares o del equilibrio. Para un mejor control de análisis se dispone de tres grupos de ratas: Hipótesis de Hyden: sus  Ratas equilibristas. experimentos con ratas demostraron la importan-  Ratas normales. cia de las tasas de RNA en el córtex para la consolida-  Ratas centrifugadas, es decir, que se han colocado ción del aprendizaje. previamente en una centrifugadora con trastornos en el equilibrio que interfieren su aprendizaje. Un análisis de las respectivas cantidades de RNA en sus células de Deuters mostró los siguientes resultados: RATAS EQUILIBRISTAS............... 751 micromiligramos. RATAS CENTRIFUGADAS........... 722 micromiligramos. RATAS NORMALES.................... 683 micromiligramos. Así, como en el aprendizaje, según la teoría, se reuniere una mayor cantidad de RNA, las ratas equilibristas aumentarían la tasa de RNA. Se observa, además, que existe un cambio cualitativo del RNA tan solo en las ratas experimentadas, pues las 4 bases del RNA se alteraban de modo que aumentaba cualitativamente la ade- nina a expensas del uracilo. Lo importante de ello es que esta variación no se da en las ratas centrifugadas. Otros experimentos de la misma índole se realizaron con la Planaria, gusano platelminto, capaz de regenerarse com- AUXILIAR DE PSIQUIATRÍA  BASES BIOLÓGICAS DE LA CONDUCTA. PSICOFARMACOLOGÍA Unidad 4 La memoria y el aprendizaje Pág 107 pletamente al ser cortado por la mitad y dar dos animales nuevos y normales. Es un animal cuyo sistema nervioso es bilateral, simétrico y muy simple, que posee un solo ganglio o ganglio cerebral que es el mayor conjunto neuronal de su sistema nervioso. En 1959 y en la Universidad de Michigan se intenta condi- cionar clásicamente a la planaria intentando reforzar una conducta típica en ella que consiste en sus giros de cabeza. Se dispone para ello de la luz como estímulo incondicionado y un choque eléctrico que actuará como estímulo condicio- nado. Al cabo de un cierto tiempo, si la rata giraba la cabeza al encender la luz, lo hará ahora al presentarle el choque. Transcurrido un tiempo se la parte en dos mitades, y la parte de la cabeza genera un animal que conserva el aprendizaje, lo que debiera ser normal. Pero es que también, el animal generado por la antigua cola sigue conservando el aprendi- zaje. Esta extensión de la codificación del aprendizaje, aparte del ganglio, a todo el organismo, indica que debe existir una mediación bioquímica. A continuación, se colocan las colas cortadas en un enzima, la RNA-asa (RIBONUCLEASA) que altera la formación normal de RNA, observándose entonces que las planarias generadas presentan cabezas deficientes en RNA y grandes dificultades de aprendizaje. Todo ello vendría a indicar la importancia del RNA base molecular del aprendizaje y de la memoria.  Trabajo de Jacobson Entrena a ratas en aprendizajes de formas laberínticas y, una vez entrenadas, les extirpa el cerebro extrayendo el RNA, que es inyectado a animales normales viéndose que sus tasas de AUXILIAR DE PSIQUIATRÍA  BASES BIOLÓGICAS DE LA CONDUCTA. PSICOFARMACOLOGÍA Unidad 4 La memoria y el aprendizaje Pág 108 aprendizaje de esa forma laberíntica aumentan de una forma radical. Esto, desde luego, hubiera tenido una significación enorme pues volvía a incidir en la RNA como la base molecular de la memoria, sin embargo, otras experiencias tan fiables como estas dan resultados totalmente contradictorios. Asimismo, el suministro de RNA a ancianos conseguía au- mentos de la memoria y a veces, incluso en estudiantes, sin embargo, no hay que olvidar el efecto nutricional del RNA sobre el cerebro que no nos sirve para reafirmarlo como agente principal de la memoria. Se han realizado, además, otras experiencias con otro ani- mal que es la Carpa Dorada, cuyo fin es buscar qué acción pueden tener sobre el aprendizaje cierto número de drogas inhibitorias del RNA. Dentro de estas drogas hay varias:  8-AZAGUANINA, que inhibe la síntesis del RNA por competencia con la guanina.  ACTINOMINA D, que actúa inhibiendo a partir del molde de DNA, de manera análoga a la anterior.  ACETOXICICLOHEXAMIDA, que inhibe el paso ante- rior a la síntesis proteica actuando a nivel del ARNm.  Experimento de Agranoff Se toma la carpa dorada y se la coloca en un compartimento con agua dividido en dos por una barrera, colocándose alambres de hierro en los extremos de los compartimentos que permitan el suministro de una corriente eléctrica. Análogamente, se puede colocar una luz a cada lado, que actuaría como estímulo discri- minativo del aprendizaje de evitación al que se somete a la carpa. Así, al final tan solo con ver la luz saltará del compartimento. AUXILIAR DE PSIQUIATRÍA  BASES BIOLÓGICAS DE LA CONDUCTA. PSICOFARMACOLOGÍA Unidad 4 La memoria y el aprendizaje Pág 109 Inyecta los productos citados en el cráneo del pez, con lo que la consolidación de la respuesta condicionada se ve muy delimitada. Sin embargo, no es interferida la capacidad del condicionamiento. Analógicamente, se observa que estas drogas no actúan si no se suministran hasta una hora des- pués del aprendizaje, al igual que el electroshock de Duncan. Esto es importancia, pues indica que el RNAm y por tanto, la síntesis proteica cerebral, posiblemente sean muy impor- tantes de cara al paso de la memoria de corto a largo plazo, y por tanto, en la consolidación de la misma. Figura 29 – La carpa dorada de Agranoff. 4.3. TEORÍA DE ECCLES Esta teoría da mucha más importancia a la neuroanatomía La teoría de Eccles da que a los fenómenos bioquímicos de la memoria. Para Eccles mucha más importancia a la neuroanatomía que a los la creación o codificación de la memoria se realiza gracias fenómenos bioquímicos de la memoria. a la creación, valga la redundancia, de nuevas conexiones sinápticas. Es éste el cuerpo de su teoría, que, de todas maneras, no ha sido objeto de muchas investigaciones. Sin AUXILIAR DE PSIQUIATRÍA  BASES BIOLÓGICAS DE LA CONDUCTA. PSICOFARMACOLOGÍA Unidad 4 La memoria y el aprendizaje Pág 110 embargo, Eccles, para elaborarla, parte de un dato expe- rimental, pues observó que estímulos de gran frecuencia, que incluso llegan a tatanizar los músculos, al ser aplicados siempre facilitaban la respuesta de fibras contrapuestas, es decir, que si estimulaba a gran frecuencia fibras de la médula dorsal, obtenía una gran respuesta de fibras de la médula anterior. Así, estímulos de gran frecuencia que llegan al cerebro (que en realidad, son los que producen aprendizaje) originarían una descomposición en la bomba de Na+ / K+ que diferirá o se apartaría de su relación normal en la neurona, ocasionando una mayor presión osmótica intracelular que llevará consigo una reacción compensado- ra de hiperdratación del cuerpo celular que, por lo tanto, aumentará de tal manera que podría aproximarse más a otro y realizar sinapsis con él, quizá nueva y desde luego, mucho más rápida. Desde luego, es la más hipotética de las tres teorías pero hay que reconocer que es de gran coherencia e interés. La explicación consistiría en la existencia de numerosos En- gramas o modelos cerebrales que se realizarían mediante esas conexiones sinápticas o hipertrofias sinápticas, que en conjunto, guardarían un modelo codificado de memoria y además, de carácter colectivo, selectividad de la que se des- prende que, por ejemplo, la memoria visual sea almacenada en el lóbulo occipital. Cuando estas estructuras capaces de guardar el modelo codificado son estimuladas de una forma suficiente y efi- caz se origina una preparación de las mismas para llevar a cabo una nueva lectura de lo almacenado. Así, el problema no consistiría en almacenar sino en conseguir un estímulo adecuado para poder releer lo codificado. Así, por ejemplo, AUXILIAR DE PSIQUIATRÍA  BASES BIOLÓGICAS DE LA CONDUCTA. PSICOFARMACOLOGÍA Unidad 4 La memoria y el aprendizaje Pág 111 las premotecnias se usan como estímulos fuertes que lle- gan con la suficiente frecuencia a las hipertrofias sinápticas consiguiendo convertirse en un estímulo rememorativo que consigue una nueva lectura. Quizá el concepto de engrama sea muy cierto, como inten- tan demostrar ciertas fotografías a microscopía electróni- ca. Como decía el propio Eccles «lo importante es que las sinapsis contituyentes sean cada vez mejores y más fuertes para que el recuerdo sea adecuado». Así, a modelos mejor consolidados se dará una mayor eficiencia. Entusiasmado con su hipótesis discute con Hyden par ver quien de los dos tenía razón, acaba diciéndole que los dos la tienen y que primero ocurre su teoría y luego la suya. Así, según esto se sintetiza primero ARNm que confluirá en una síntesis proteica y una mayor consolidación de la memoria. Según Eccles, la síntesis de ARNm, ayudaría a la producción de los cambios por él citados (presión osmótica, hidratación, etc.) y sería un estímulo de crecimiento sináptico con lo que se produciría la codificación en el proceso de la memoria. 5. OTRAS INVESTIGACIONES Los estudios de la neurofisiología de la memoria han sido realizados a lo largo de todo el SNC. No se ha encontrado nin- guna zona cortical concreta y clara a la cual se pueda asignar la función de la memoria. Ahora bien, se sabe que en el lóbulo frontal radica, o por lo menos, influye en la programación de condicionamientos y aprendizajes. AJURIAGUERRA, investigador vasco, realiza un amplio trabajo para localizar aprendizajes concretos en áreas definitivas del córtex. AUXILIAR DE PSIQUIATRÍA  BASES BIOLÓGICAS DE LA CONDUCTA. PSICOFARMACOLOGÍA Unidad 4 La memoria y el aprendizaje Pág 112 PAVLOV, durante muchos años, piensa que el córtex era la Se sabe que en el lóbulo frontal radica, o al menos única base del aprendizaje y condicionamiento y asegura éste influye en la progra- mación de condiciona- que un animal decorticado es incapaz de aprender. Esta mientos y aprendizajes. idea arraigó tanto en sus discípulos que incluso cuando uno de ellos extirpa el córtex a un animal y consigue de éste un aprendizaje sencillo dice que la operación de descorticación había sido mal realizada. De todas maneras se puede afirmar que existen aprendizajes mínimos que se pueden realizar sin la presencia del córtex. Hay otras investigaciones, bastante espectaculares, como las de PENFIELD que fue uno de los primeros neurocirujanos de la epilepsia. Así, extirpa parte del lóbulo temporal en sus opera- ciones para tratar las zonas dañadas por la epilepsia, pero en algunas de estas operaciones se le ocurre estimular el lóbulo temporal del paciente mediante electrodos. La enferma dice posteriormente que empieza a oír una música que cesaba cuando se apartaba el electrodo y se trataba de una melodía que era recordada en un tono normal y perfecto, llegado la paciente a sostener que durante la operación le habían puesto un magnetófono en el quirófano. Otros pacientes también recordaban melodías y complicados anuncios de publicidad. Estas experiencias de Penfield intentan demostrar que en el almacenamiento de la memoria se llevan a cabo importantes conexiones de este lóbulo temporal con el sistema límbico, lo que no asegura que la totalidad de la función radique en este lóbulo. Estudios de este sistema límbico y otras forma- ciones inciden en que:  Sin formación reticular no hay atención ni tono cor- tical general, con lo que tampoco hay memoria. AUXILIAR DE PSIQUIATRÍA  BASES BIOLÓGICAS DE LA CONDUCTA. PSICOFARMACOLOGÍA Unidad 4 La memoria y el aprendizaje Pág 113  Dentro del sistema límbico, el Hipocampo presenta un gran papel en los circuitos de la memoria. El hipocampo es de naturaleza « vicariante», es decir, que la lesión unilateral del mismo origina una hiperfunción del hipo- campo del lado opuesto que originaba muchas dificultades en el animal para retener las experiencias que realizaba. Se cree en este sentido que probablemente el hipocampo se relacione con la consolidación de la memoria y la orientación en el tiempo y el espacio. Afecciones en zonas hipocampales como pueden ser las demencias seniles o tumores hipofisarios demuestran que es la primera estación o de fijación de los engramas de la memoria la que está dañada. Sin embargo, se sigue pensando que la codificación y almacenamiento se realiza en el córtex. 6. RESUMEN La memoria se divide generalmente en memoria a corto plazo y memoria a largo plazo o consolidada. Esta última viene a ser la conversión de la primera en procesos estables e irreversibles en los que confluyen factores fisiológicos, bioquímicos y emociona- les. Se encuentra ligada a lo que se denomina huellas mnésicas o engramas, que son cambios estructurales en el cerebro de- bidos a la consolidación de hechos estructurales, y pueden ser rememorados cada vez que es necesario. Experiencias como las de Hyden con ratas han ligado la consolidación del aprendizaje a las tasas de RNA en el córtex, y los experimentos de Jacobson apuntan a que son la base molecular del aprendizaje. Eccles amplía las hipótesis de Hyden diciendo que la concentración de RNA implica la creación de conexiones sinápticas nuevas en el AUXILIAR DE PSIQUIATRÍA  BASES BIOLÓGICAS DE LA CONDUCTA. PSICOFARMACOLOGÍA Unidad 4 La memoria y el aprendizaje Pág 114 cerebro, de modo que se produce la codificación en el proceso de la memoria. Para Penfield el almacenamiento de la memoria se lleva a cabo en el lóbulo temporal, fuertemente ligado al sistema límbico, lo que no asegura que la totalidad del proceso radique en este lóbulo. AUXILIAR DE PSIQUIATRÍA