NEUROCIENTÍFICA Y BIOQUÍMICA
SARA VIVIANA BENAVIDES PINZÓN
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE CIENCIAS Y EDUCACIÓN
DESDE UNA PERSPECTIVA NEUROCIENTÍFICA Y BIOQUÍMICA
SARA VIVIANA BENAVIDES PINZÓN
DIRECTORA
DOCENTE CANDIDATA A PhD. MARÍA LUISA ARAUJO
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE CIENCIAS Y EDUCACIÓN
Nota de Aceptación ______________________ ______________________ ______________________
_____________________ Directora: Maria Luisa Araujo
A Dios que es la fortaleza de mi vida.
A mi Daniel que es el motor que me impulsó a ser mejor.
A Papá que desde el cielo me siguió animando.
A Dios gracias por darme la fuerza necesaria para culminar esta etapa del camino, no fue fácil, pero tu amor me sustentó y me llevó a perseverar.
A Mi Daniel, porque eres el motivo por el cual cada día quiero ser mejor, para que el día que crezcas yo pueda ser tu mejor ejemplo, gracias hijo por darme fuerza, motivación y una razón para seguir con este proyecto hasta la meta. Haces más tú por mí de lo que yo lograré hacer por ti.
A Papá, porque aunque ya no estes y no puedas verme hoy, creías en mi y en que lo lograría. A Mamá gracias, porque nunca perdiste la fé en mí, aunque tropecé muchas veces me apoyaste, me empujaste y sé que anhelabas en tu corazón este día.
A la profesora María Luisa, que vio en mí cosas que ni yo veía, por su paciencia y enorme colaboración y guianza en este proyecto y a lo largo de la carrera. Gracias por ser tan humana, tan cercana brindandome un consejo y aliento cuando lo necesitaba y dejarme aprender no sólo de su gran profesionalismo, sino del gran ser humano que es. Tiene toda mi admiración y respeto.
2. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA………...…3
3. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN………..5
4. HIPÓTESIS………8
5. OBJETIVOS………..9
5.1. GENERAL………..9
5.2. ESPECÍFICOS……...………9
6. REFERENTES CONCEPTUALES ………....10
6.1. Contexto histórico……….……10
6.2. Neurociencia, cerebro y conducta………27
7. METODOLOGÍA………....42
7.1. Método cualitativo………42
7.2. Técnica de investigación ………..42
7.3. Unidad de análisis……….43
7.4. Análisis de categorías ………..44
7.4.1 Categorías………44
7.5. Diseño de instrumentos……….46
7.5.1 Cuestionario……….46
7.6. Tratamiento de Datos………....46
8. NEUROCIENCIA………47
8.1. Estructura y función del cerebro………..47
8.1.1. Lóbulos de los Hemisferios Cerebrales……….51
8.2. Tecnologías encargadas del conocimiento de la estructura y función del cerebro…..55
8.2.1. Imagen por Resonancia Magnética………55
8.2.2. Resonancia Magnética Funcional (fMRI)………..55
8.2.3. Imagen por Resonancia Magnética de Difusión (DTI)………..56
8.2.4. Escáneres Electroencefalográficos……….57
8.2.5. Escáneres PET (tomografías por emisión de positrones)………..58
8.2.6. Magnetismo en el cerebro……….59
8.2.10. El Cerebro Transparente: Clarity………...…61
8.2.11. Otros estudios………62
8.3. Estructuras cerebrales encargadas proceso de aprendizaje y la memoria………...…63
8.4. Función fundamental de la neurona………...67
8.5. Comunicación entre neuronas: Sinápsis………...69
8.6. Sinapsis eléctrica y química………..71
8.7. Modificación de la sinapsis durante la consolidación del aprendizaje……….73
8.8. Producción de la PLP: Aprendizaje………..77
8.8.1. El mantenimiento y la expresión de la PLP: Almacenamiento y recuerdo……77
8.8.2. Mecanismo Molecular de la PLP………...78
8.9. Bases neuronales encargadas de la asociación del estrés………...80
8.10. Formas de percepción………80
8.11. Neurotransmisores y Conducta………..84
8.11.1. La Acetilcolina………...89
8.11.2. Aminas biogénicas……….91
8.11.3. Aminoácidos transmisores……….96
8.11.4. ATP Y Adenosina……….99
8.12. Toma de decisiones y juicios de valor………...101
8.13. Atención y procesos atencionales………...107
8.14. Proceso de solución de problemas………...120
9. APRENDIZAJE Y MEMORIA……….123
9.1. Memoria ímplicita……….126
9.1.1. Memoria y Aprendizaje Implícito………...126
9.1.2. Generación de Hábitos en un individuo………...127
9.1.2.1 Teorías del proceso dual de la habituación y la sensibilización……..…131
9.1.2.2 Características de la habituación y la sensibilización………..131
9.1.3. Aprendizaje perceptivo………133
9.1.6. Aprendizaje Motor………..……….147
9.2. Memria Explícita………...149
9.2.1. Memoria y Aprendizaje Explícito………149
9.2.2. Memoria semántica………..153
9.2.3. Memoria Episódica………..156
9.2.4. Memoria de Trabajo……….157
9.2.5. Consolidación de la Memoria de corto a largo plazo……….159
10. ESTRÉS……….165
10.1 Definición.………..165
10.2 Representantes principales del desarrollo del concepto estrés………...168
10.3 Homeostásis y Alostasis……….171
10.4 Estresores………172
10.5 Fases del Estrés………...175
10.6 Hormonas del Estrés………...176
10.7 Respuesta al Estrés………..178
10.8 Estrés y Salud………..186
10. 9 Estrés y Memoria……….………..190
10.9.1 Hipocampo………..191
10.9.2 Amígdala……….196
10.9.3 Corteza Prefrontal………...203
11. CONCLUSIONES……….206
En la actualidad el mundo avanza con ímpetu, exigiéndole a las personas cambiar a la misma velocidad, responder a las demandas sociales, profesionales y académicas continuamente; es entendido entonces que toda la acumulación de responsabilidades y eventos cambiantes generan en las personas cuadros de estrés. Este, es entendido desde varias perspectivas, como una situación donde el ser humano se siente incapaz de responder a las eventualidades que se le presentan debido a que no cuenta con lo necesario para hacerlo. El estrés también es considerado como una respuesta biológica adaptativa de los seres humanos ante estímulos que puedan alterar la homeostasis del organismo.
1. INTRODUCCIÓN.
El ser humano es un organismo complejo que fundamenta su estado de equilibrio en una correcta sincronización y conexión funcional de los diferentes sistemas; de manera que tenga la capacidad de interactuar con un entorno en constante cambio. Uno de los principales métodos internos de comunicación que se presenta entre sistemas, órganos, tejidos y células, se realiza a través de mensajeros químicos que actúan como señalizadores y coordinadores de las necesidades y las posteriores respuestas, con el único fin, de mantener la homeostasis del organismo. Pero, el mundo contemporáneo exige niveles de rendimiento mental y físico superiores, generando un sentimiento generalizado de estrés constante; Investigadores pioneros en el estrés, consideran que independientemente de su condición física o espiritual, ningún ser humano puede vivir sin experimentar algún grado de estrés.
En la actualidad, la palabra estrés es ampliamente usada con diversos significados según las distintas áreas, y sus efectos son igual de diversos; El estrés como se intentará abarcar, se puede apreciar desde distintos puntos de vista, fisiológicos, biológicos, psicológicos, bioquímicos etc., para poderlo comprender en su extensión, es importante adoptarlo desde las distintas perspectivas, definirlo y demarcar como el estrés, denominado en la actualidad la “enfermedad del siglo XXI”, tiene implicaciones e impactos en los organismos humanos.
En el presente trabajo, además de explicar e intentar definir el estrés como un proceso o mecanismo biológico de supervivencia, que en altas concentraciones se puede considerar patológico, molesto y hasta interferir en los procesos normales del organismo; se quiere explicar las bases moleculares, neuronales y bioquímicas del funcionamiento del estrés en los individuos, la manera en que se generan respuestas y sus posibles impactos, de manera más específica, las implicaciones del estrés en los procesos de aprendizaje y memoria. Se hace necesario entonces, involucrar y realizar explicaciones neuroanatómicas y fisiológicas de todas las estructuras relacionadas, con el fin de lograr exponer más claramente la investigación.
estímulos aversivos), el hipocampo (clave en el establecimiento de la memoria), el locus coeruleus (región involucrada en respuestas emocionales) y los neurotransmisores1.
Esta respuesta fisiológica y conductual depende de diversos factores tales como el tipo de estresor, la duración e intensidad, y por lo tanto también se hace necesaria la profundización documentada de las estructuras que dan la señanada respuesta, además de las sustancias químicas involucradas en el proceso, con el fin de explicar la forma en que el estrés y su mecanismo neuronal afectan los procesos de memoria y aprendizaje.
En cuanto a memoria y aprendizaje, también se hace necesario realizar el análisis documental de cómo ha sido entendido el aprendizaje hasta la actualidad, donde es considerado para algunos autores cómo la adquisición de una nueva información, evento o estímulo, durante los cuales los patrones de actividad neuronal realizan “cambios” en las conexiones sinápticas en zonas específicas del cerebro; proceso también conocido y relacionado como plasticidad sináptica, el cual es dependiente de la actividad (Bravo y Gortari, 2007), proceso estrechamente ligado a la consolidación de la memoria y como consecuencia a la conducta y percepción del entorno. Dichos procesos, caben en múltiples contextos, pero no en uno más preciso y exacto que el aula.
El aprendizaje y la memoria, poseen importantes clasificaciones bajo la luz de diferentes autores, además correlacionan otros procesos cognitivos que son necesarios para su proceso de consolidación como lo son: la atención, la percepción, la conducta, etc.; los cuales también serán expuestos, desde el análisis documental, recopilando las teorías desarrolladas para su explicación y aceptación por la comunidad científica.
Todo esto, con el único fin, de realizar una visión panorámica de los procesos neuronales implícitos tanto en el estrés, como en el aprendizaje y la memoria, para finalmente, lograr bajo la luz de todas estas bases de la fisiología, neuroanatomía, psicología, pero principalmente la bioquímica y la neurociencia, estructurar claramente desde lo teórico, histórico y las concepciones científicas, cómo el estrés incide en el proceso de aprendizaje y la memoria y las implicaciones que esto conlleva.
Parecerá en un comienzo, que se presenta una cascada de conocimientos correlacionados que suceden unos a otros, pero como se mencionó antes, el fin es realizar un amplio contexto que permita finalmente unir la información y dar solución al problema de investigación planteado, el cual se ubica en un marco de desarrollo contemporáneo, lo que finalmente validará el estudio, además de la aplicación de éste a las diversas áreas humanas, en especial, o en contexto con el aula en la que los docentes de licenciatura en química se ven inmersos.
2. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA
Los individuos pueden reaccionar de maneras muy diversas frente a situaciones similares y adversas a lo largo de la vida, en ocasiones algunos son altamente impactados y se muestran vulnerables, mientras que otros muestran un leve impacto con la capacidad de recuperarse rápidamente, es decir, más resistencia.
Lo que ha conllevado a la comunidad científica a desarrollar intensas investigaciones sobre los factores que regulan la forma en que los organismos reaccionan a los sucesos aversivos, también denominados "factores de estrés".
Bajo un punto de vista de producción del estrés, dicha actividad es incluso inmaterial, aun si el agente o situación al que se ve expuesto es agradable o desagradable; benéfico o nocivo; Lo único realmente importante, es la intensidad que demanda el reajuste o la adaptación, para lograr conservar el equilibrio del organismo.
Desde la neurociencia, se logra afirmar, que el estrés está relacionado directamente con localizaciones cerebrales importantes, que posteriormente, tras la traducción y procesamiento de la información, conllevan a una respuesta biológica o motora, según corresponda.
La respuesta de un organismo amenazante desencadena una serie de reacciones que lo preparan para la huida, miedo o enfrentamiento, que se acompañan de un complejo patrón de secreciones hormonales que inician en el hipotálamo, siguen a la glándula pituitaria y llegan a la glándula adrenal que secreta cortisol al torrente sanguíneo; según el caso de estrés que altere el equilibrio del organismo (Bravo y Gortari, 2007).
Lo anterior, siendo tan generalizado e ineludible para ningún ser humano, hace necesario buscar comprender profundamente la naturaleza del estrés y los diferentes mecanismos neuronales y bioquímicos que abarca, partiendo desde la definición del concepto, la cual es extensa y variada según las distintas disciplinas desde la que es interpretada, y determinando finalmente, su impacto en los procesos cognitivos del aprendizaje y la memoria de manera específica.
3. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN.
En la actualidad, existen centros de investigación enfocados en el estudio del estrés en el organismo y sus efectos en procesos cognitivos como el aprendizaje, la memoria, la atención etc. Uno de estos, es el Centro de Estudios Sobre el Estrés Humano o Centre For Studies on Human Stress (CSHS), ubicado en Canadá, en el Institut Universitire en Santé Mentale de Monteréal, donde se encuentran interesados en mejorar la salud física y mental de las personas, mediante la difusión de la información científica sobre los efectos del estrés en la salud del cerebro y el cuerpo. Además de ser centro de referencia para las investigaciones e intervenciones que realizan los científicos, educadores y médicos para reducir el estrés en los niños y las familias.2
La fundadora de este instituto es la PhD Sonia Lupien, cuyos intereses de investigación están centrados en los efectos del estrés sobre la vida humana. A lo largo de su carrera investigativa, ha demostrado que los altos niveles de hormonas de estrés en los adultos mayores están vinculados con el deterioro de la memoria y en menor proporción pero también implicado, el volumen del hipocampo, el cual es una estructura involucrada en los procesos de aprendizaje y memoria; en otras investigaciones, ha determinado como los niños de niveles socioeconómicos bajos presentan mayores niveles de hormonas del estrés en comparación con los niños de un alto nivel socioeconómico.
Por otra parte, está el Centro de Estudios sobre el Estrés Traumático o The Centre for Traumatic Stress Studies (CTSS), creado desde el año 2009, buscando mejorar la calidad de vida de las personas que lo padecen; CTSS trata la salud, desastres neuro-biológicos y estudios neuro-cognitivos, así como la salud mental en el trabajo. No sólo son un centro de investigación básica, sino que ofrecen servicios de consultoría, desarrollo profesional y capacitación, supervisión y evaluación de la educación superior y servicios de referencia3 para la comunidad científica.
Según lo anterior, el estudio del estrés y sus efectos en los organismos humanos, son en la actualidad un fuerte campo de investigación científica, que se enfoca en no sólo realizar investigación, sino implementar nuevas estrategias que mejoren la calidad de vida de los seres humanos, difundir la información etc.; dentro del marco de investigaciones se han realizado artículos, tesis doctorales, libros etc., que permiten referenciar la presente investigación en un marco de investigación cualitativa, que permita revisar las bases teóricas en torno al problema planteado.
Dentro de la titánica cantidad de información científica que se publica constantemente, se pretende mencionar algunos de los trabajos que han hecho referencia en la última década, al estrés y sus efectos en los distintos procesos. Cabe mencionar, que el marco bibliográfico será
2Disponible en la web: http://www.humanstress.ca/
ampliado según el curso de la investigación. Artículos: El estrés y sus efectos en el metabolismo y el aprendizaje, por Joseph-Bravo P, Gortari P, (2007); Autoeficacia y estrés en maestros peruanos: tres estudios fácticos, por Férnandez, (2008), de la Universidad de San Marín de Porres en Lima, Perú; Estrés, Memoria y Aprendizaje, por el Doctor Medina J,(2011) de la Universidad de Buenos Aires; Estrés y Memoria, por Escobar A., Gómez B., (2006), en el Departamento de Biología Celular y Fisiología, Instituto de Investigaciones Biomédicas, UNAM. Libros como: El Cerebro Estresado, de Redolar D, (2011), Tesis Doctorales como: Efectos del Estrés Percibido y las Estrategias de Aprendizaje Cognitivas en el Rendimiento Académico de Estudiantes Universitarios Noveles de Ciencias de la Salud, Por García A, de la Universidad De Málaga.
Los mencionados proyectos investigativos, han tenido como principal premisa que el estrés es un problema, que con el tiempo se ha transformado en una molestia y un quebranto para la salud pública, debido a que su presencia en un individuo altera los procesos fisiológicos y los estándares conductuales normales del mismo, como se expondrá a lo largo de la investigación; la aplicación de este conocimiento será de gran utilidad si se logran difundir de manera sistemática la información, de manera que pueda ser aprovechada por los profesionales implicados en los procesos afectados, como los educadores; con el fin de mejorar la calidad de vida de las personas, por ejemplo, esta información puede ser aplicada para preservar los mecanismos de memoria en situación de alto interés personal prioritario, como un examen académico, una entrevista laboral, una exposición o ponencia, etc.; Las investigaciones realizadas hasta la fecha, sustentan que el estrés tiene consecuencias negativas en los seres humanos sin importar la edad.
Hans Selye, uno de los pioneros en el estudio del estrés y el sistema de reacciones del organismo hacia este, sostenía que nadie puede vivir sin experimentar algún grado de estrés en un momento determinado de su vida (Selye, 1956). El cual, al igual que el éxito, el fracaso o la felicidad, representa diferentes elementos para cada individuo. Aunque, en la actualidad este término hace parte del vocabulario cotidiano, gran cantidad de personas ignoran su verdadero significado y aún más sus efectos en el organismo. Según las investigaciones citadas entre muchas otras, ante la diversidad de dificultades o situaciones a las que se pueda ver enfrentada una persona, el individuo reacciona según un estereotipo; es decir, mediante una respuesta biológica que permita hacer frente a una situación específica.
memoria, ni memoria sin aprendizaje, aunque este último sea de naturaleza elemental (Bernal, 2005).
4. HIPOTÉSIS.
4.1 Los procesos de aprendizaje y memoria se ven afectados directamente por proceso de asimilación y respuesta al estrés, sea este como estímulo o como respuesta.
5. OBJETVOS: 5.1 OBJETIVO GENERAL:
Realizar un análisis documental sobre los efectos del estrés en los procesos de aprendizaje y memoria desde la bioquímica y la neurociencia.
5.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
● Realizar una visión panorámica de los procesos implícitos en el estrés, el aprendizaje y la memoria, desde las bases teóricas y las concepciones científicas más aceptadas en la actualidad, de la bioquímica y la neurociencia principalmente.
● Describir las huellas del proceso de aprendizaje y consolidación de la memoria, hasta su estado de desarrollo más contemporáneo, a partir de artículos indexados de revistas científicas, libros y documentales.
6. REFERENTES CONCEPTUALES
En la actualidad, es innegable que el estrés hace parte del léxico colectivo; es más, de la vida en general. Gran cantidad de investigaciones han constatado que situaciones adversas y escenas no esperadas a las cuales las personas se pueden ver expuestas, obligan al organismo a reaccionar biológicamente para lograr sortear con éxito dichas circunstancias.
La supervivencia depende, en su mayoría, del avance, la retirada y el mantener el equilibrio: una coordinación perfecta entre estos tres tipos de reacción permitirán enfrentar exitosamente las variadas situaciones, los principales organismos de coordinación del cuerpo son el sistema nervioso y el hormonal, los cuales durante los últimos años del siglo XXI han tomado gran importancia como objeto de estudio. La lucha por mantener el equilibrio en el organismo caracterizan la respuesta biológica ante el estrés y este, según recientes estudios, guarda una estrecha relación con el proceso de aprendizaje, entre otros procesos.
Los procesos de aprendizaje y consolidación de la memoria, pueden ser abordados desde diferentes perspectivas, sin embargo, en el presente análisis se realizará desde la neurociencia como una ciencia que permite asociar los fundamentos teóricos de la producción de factores, ya sea estos específicos o inespecíficos, dependiendo del contexto; y desde la bioquímica, como una ciencia que permite describir los procesos cerebrales relacionados y su naturaleza. Pero, cabe decir que aunque las ciencias mencionadas son las principales vertientes, en menor medida se abordarán de manera necesaria la neuroanatomía, la fisiología y la psicología.
6.1. Contexto histórico
representado por los caracteres mostrados en la Figura N°1. Este papiro corresponde aproximadamente al año 1.700 a.c., y al parecer los antiguos egipcios no le otorgaban ninguna importancia al cerebro, es más, cuando preparaban las momias, extraían su cerebro por la nariz y lo desechaban, mientras que conservaban otros órganos internos que debían acompañar al ser en la otra vida (Redolar, 2013).
Figura 1: Papiro Quirúrgico Edwin Smith. Recuperado: http:// https://www.google.com.co/search?q=Papiro+Quir. 25-04-2015.
En la Antigua Grecia Aristóteles (384-322) A.C., creía que un órgano tan inmóvil recubierto de grasa, sin irrigaciones sanguíneas importantes sino era completamente inútil, por lo menos lo era en gran parte. Para el filósofo y naturalista Greco, el cerebro era no más que un fluido viscoso que se escapaba hacia las fosas nasales en forma de moco y su única función era filtrar la sangre. Para él, las funciones mentales residían en el corazón, ya que este por el contrario del cerebro, estaba caliente, se movía y si se detenía la vida terminaba, era el centro de las funciones vitales, incluida la mente y la conciencia. Y aunque en la actualidad, parezca absurdo este postulado, fue apoyado hasta bien entrado el siglo XVII, etimológicamente aún se conservan palabras como cordura, recordar, etc., cuya raíz latina es cor que significa corazón (Redolar, 2013).
Un investigador con gran protagonismo, es Galeno (aprox. 130-200 d.C.), nacido en Pérgamo bajo el Imperio Romano, siglos más tarde, estudiaba cerebros de gran cantidad de vertebrados y desarrolló técnicas importantes de disección de cerebros, especialmente los de un buey. punto de extenderse a Europa y ser estudiado y acogido a través de sus innumerables escritos, por aproximadamente 1.000 años (Redolar, 2013).
En la Edad Media, la explicación sobre la mente y los nervios se basaba en la teoría ventricular, la cual para el Siglo IV, Nemesius, médico y Obispo de Emesa, en Siria, altamente influyente la época, resumió lo esencial de dicha teoría así: “Los sentidos tienen sus fuentes y raíces en los ventrículos frontales del cerebro, los de la facultad del intelecto están en la parte media del cerebro, y los de la facultad de la memoria están en la parte trasera del cerebro”. Gracias a los cambios socio-culturales que dieron fin a esta época, y el surgimiento del Renacimiento y la Edad Moderna, se retomaron las investigaciones y se dio un nuevo aire a estas, ya no basadas exclusivamente en los autores clásicos, sino en una acelerada búsqueda del conocimiento (Gonzalez, 2010).
Leonardo Da Vinci (1452-1519), caracterizado por su ingenio y por sus grandes habilidades, inyectó cera líquida en las cavidades cerebrales, al enfriarse la cera, logró observar un molde tridimensional del sistema ventricular del cerebro, a través de lo cual comprobó que no existía el gran ventrículo frontal propuesto por la teoría ventricular. Por diferentes motivos, sus dibujos no fueron publicados, de manera que estos descubrimientos no contribuyeron de manera significativa a la época. Otro de los más resaltados personajes, es el italiano Andreas Vesalius (1514-1564), quien en su obra “De Humani corporis fabrica” que traduce: De la
iba perdiendo fuerza, pero contó con un último abanderado, René Descartes (1596-1650), quien, lejos de realizar disecciones, estudió y explicó esta creencia de una manera reformada, bajo todos los adelantos científicos y tecnológicos de la época; Descartes era un filósofo, cuyo objetivo era plantear cuestionamientos importantes en cuanto a la relación mente y cuerpo. Para dicho replanteamiento, se basó en los modelos mecánicos, y planteó entonces que los animales y los seres humanos eran maquinarias, estos últimos con la diferencia fundamental de tener alma (Gonzalez, 2010).
Para el filósofo, los espíritus animales tenían su origen en la glándula pineal, conocida desde la antigüedad, y ubicada para él en el interior de un ventrículo. Los espíritus animales fabricados en dicha glándula a partir de la sangre, se acumulan en el ventrículo y luego ejecutan los movimientos a partir de una acción hidráulica, cuando los espíritus animales se terminaban de manera que el cerebro estaba vacío, sobrevenía el sueño. Otra de sus descripciones importantes es la discriminación de una conducta voluntaria y una involuntaria, siendo entonces el primero en detallar el reflejo nervioso, claro, sin designarle este término (Redolar, 2013).
Otro de los paradigmas que establece Descartes en la concepción del ser, es: El Dualismo Cartesiano, donde hacía referencia a que la materia y el espíritu conformaban el ser humano y eran dependientes una de la otra. Creencia desarraigada en la actualidad, donde se establece que la mente está en función del cerebro, cuando este se enferma o muere, se ve implicado el deterioro de la personalidad y la función mental hasta que toda actividad conductual desaparece con la muerte y descomposición del cerebro (Redolar, 2013). Todo esto, desencadenó de manera inevitable la caída definitiva de los espíritus animales, ya que los naturalistas notaron que estas ideas eran contradictorias a la experimentación, los nervios no eran huecos, ni los músculos se hinchaban por acumulación de espíritus animales.
Para el siglo XVII, antes de la invención del microscopio compuesto, se consideraba entonces, que el tejido nervioso funcionaba como una glándula, idea que se remonta al médico griego Galeno, que propuso que los nervios transportan hacia la periferia del cuerpo un líquido segregado por el encéfalo y la médula espinal (Kandel, Schwartz & Jessell, 2001). Para este siglo, el biólogo holandés Jan Swammerdam (1637-1680), llevó a cabo experimentos con ranas, a las cuales diseccionó hasta sus componentes nerviosos y musculares. Entonces logró mover el músculo de las ancas, a través de la estimulación del nervio ciático. Estos experimentos abrieron una nueva ventana de investigación a la neurociencia y aunque la tecnología de la época limito su trabajo, sus estudios marcaron una pauta en el estudio de la conducta.
de ranas, electricidad y múltiples ensayos, corroboraría la idea de que existía una electricidad propia de los animales generada seguramente, por el cerebro que impulsaba los nervios y movía los músculos. Demostró entonces, que el fluido eléctrico procedía del interior del animal y que viajaba a través de los nervios y accionaba los músculos (Redolar, 2013).
En conclusión, la llegada del Renacimiento europeo y el inicio de la Edad Media Moderna, impulsó la investigación fisiológica del Sistema Nervioso, la observación de la naturaleza y el incremento de las disecciones, todo esto, conllevaría finalmente a generar grandes cambios que cuestionarían profundamente las creencias impuestas y aceptadas durante tantos siglos. El médico y físico italiano Luigi Galvani descubrió que las células nerviosas y musculares excitables vivas producen electricidad, ligado a esto, la moderna electrofisiología, nacería posteriormente del trabajo realizado en el siglo XIX, por tres fisiólogos alemanes- Emil DuBois-Reymond, Johannes Muller, y Hermann von Helmholtz, que lograron demostrar que la actividad eléctrica de una neurona afecta la actividad de una célula vecina de manera predecible (Pribram & Ramírez, 1995).
Para el Siglo XIX, se comienza a generar interés por comprender la importancia de la corteza cerebral, que siglos atrás era considerada como un simple recubrimiento. A tal punto que es denominado el siglo de la corteza. Existen para esta época, dos ejes de discusión: los localizacioncitas, enfáticos en que cada una de las funciones del cerebro estaba localizadas en un lugar concreto del mismo y por otro lado, los holistas, quienes ven a la corteza como un todo, es decir, para los cuales no existe diferenciación entre regiones o partes del cerebro (Redolar, 2013).
Este siglo, estuvo denotado por el surgimiento de un movimiento denominado frenología, fundado por Franz Joseph Gall (1758-1828), un médico y neuroanatomista alemán, quien hizo los primeros esfuerzos por relacionar los conceptos biológicos y psicológicos entorno a la conducta; etimológicamente hablando la frenología procede del griego “phremos”
<<mente>>, y “logos” <<conocimiento>>, con el fin de designarla como una ciencia de la
mente (Redolar, 2013).
Gall muere de ictus en 1828 y su cráneo pasó a formar parte de la gran colección de 300 cráneos que él conservaba (Redolar, 2013). Finalmente, debe decirse que Gall carecía de método científico, alejado de la rigurosidad y arraigado a observaciones casuales que él tomaba como verdades y bajo estas fundamentaba sus teorías. De lo que se puede rescatar de la frenología de Gall, fueron tres ideas novedosas: primero afirmó que toda conducta emanaba del cerebro, segundo, determinó que ciertas regiones de la corteza cerebral controlaban funciones específicas y en tercer lugar proponía, que el centro de cada función mental crecía con su uso de manera muy similar al aumento de volumen de un músculo con el ejercicio (Pribram & Ramírez, 1995).
Para finales de 1820 y 1830 las ideas de Gall, fueron sometidas a un análisis experimental por el fisiólogo francés Pierre Flourens (1794-1867), donde concluyó que las regiones cerebrales específicas no eran responsables de conductas determinadas, sino que las regiones del encéfalo participaban cada una, en las operaciones mentales. (Pribram, Ramírez, 1995). En 1823 Flourens escribió: “todas las percepciones, todas las voliciones, ocupan el mismo lugar en estos órganos cerebrales, la facultad de percibir, o de imaginar, o el querer, solamente constituyen una facultad que es esencialmente una.” (Citado por Ferrus, Mora, & Rubia, 1998). Creencia que más tarde, sería llamada concepción del campo global, la cual fue rápidamente aceptada. Aun, cuando representaba una reacción cultural frente a que la mente humana tiene una base biológica, la noción de que no existe el alma, de que todos los procesos mentales podían reducirse a acciones en diferentes regiones del cerebro (Kandel, Schwartz & Jessell, 2001).
La teoría del campo global del cerebro fue puesta en duda en el siglo XIX por el neurólogo británico J. Hughlings Jackson y perfeccionada posteriormente por el neurólogo alemán Karl Wernicke, el fisiólogo inglés Charles Sherrington y Ramón y Cajal en una concepción de la función cerebral llamada conexionismo celular. Visión según la cual, las neuronas individuales son las unidades de señalización del cerebro, en general, están dispuestas en grupos funcionales y se conectan entre sí de forma precisa (Kandel, Schwartz & Jessell, 2001). La importancia en la investigación y el descubrimiento del córtex cerebral, se puede atribuir al hecho, de que constituye parte fundamental del sistema nervioso y además, sus células nerviosas están altamente concentradas, aproximadamente por 1,6 millones de Km de fibras nerviosas; el cerebro humano tiene mayor extensión de córtex no comprometido, es decir, sin función específica alguna identificada hasta ahora, que cualquiera otra especie animal del planeta (Howard, 1994).
voluminoso de estos haces, es conocido como el cuerpo calloso o corpus callosum, que tiene unos 250 millones de fibras nerviosas. La neocorteza, que es la capa más externa del cerebro, está dividida en cuatro lóbulos, los cuales se dedican a procesar las señales que provienen de los sentidos y diferenciados anatómicamente por los huesos del cráneo que los alojan, denominados: Lóbulo frontal, parietal, temporal y occipital (Bielza & Larrañaga, 2014).
El lóbulo frontal se ocupa principalmente de la planificación de acciones futuras, el pensamiento racional y del control del movimiento; el lóbulo parietal está situado en la parte superior del cerebro y es encargado de la sensación somática, con la formación del esquema corporal y de la relación de éste con el espacio extra personal; el lóbulo occipital se encuentra en la parte posterior del cerebro y procesa la información visual procedente de los ojos. Es de anotar, que lesiones en esta área causarían ceguera u otro tipo de problemas visuales y el lóbulo temporal controla el lenguaje, pero únicamente la parte izquierda, así como el reconocimiento de los rostros y determinados sentimientos emocionales a través de estructuras profundas como el hipocampo y el núcleo amigdalino, además de la audición. (Kandel, 2001).
Figura 2: Lóbulos cerebrales y áreas de asociación. Recuperado de: http://www.psico-motricidad.com.ar/2011/01/lesiones-generales-de-los-lobulos.html 25-10-2014.
Los lóbulos poseen diversos pliegues, los cuales son profundos en dirección hacia su interior. Los vértices de dichos pliegues son denominados circunvoluciones que como se anotó anteriormente responden a un proceso de desarrollo, que tiene el fin de alojar mayor número de células nerviosas en el menor espacio posible; entre las circunvoluciones, existen unas hendiduras llamadas surcos o cisuras. (Kandel, Schwartz & Jessell, 2001).
localización cerebral, muestra de manera evidente que el cerebro no es una masa amorfa (Kandel, Schwartz & Jessell, 2001). Al describir las circunvoluciones cerebrales, dice que en el hombre <<pueden reducirse a contornos regulares y bien determinados>>, si bien insiste en la gran irregularidad que suelen presentar las tres circunvoluciones frontales (Rolando, 1831). Poco después, Francois Leuret (1797-1851), desde la perspectiva de la anatomía comparada, aporta nuevos datos de interés para un mejor conocimiento de las circunvoluciones humanas, basándose en que las circunvoluciones cerebrales de los mamíferos son siempre las mismas en cada animal, siguiendo como criterio de diferenciación las variaciones conocidas entre las especies, afirma que <<pueden clasificarse según la similaridad de sus circunvoluciones cerebrales>> (Rolando, 1831).
En la actualidad, se afirma, que las circunvoluciones y cisuras más destacadas son muy similares en todos los sujetos y poseen nombres específicos, como por ejemplo, la cisura de Rolando, la cual separa la circunvolución precentral que se ocupa de la función motora, de la circunvolución poscentral, de función sensitiva, la cual es una de las más importantes.(Kandel, 2001). [Ver Figura3]
Figura 3: Primeras circunvoluciones del cerebro. Tomado de: http://www.psico-motricidad.com.ar/2011/01/lesiones-generales-de-los-lobulos.html 25-10-2014
ni realizan las mismas funciones, un ejemplo de esto, es la escritura y los movimientos finos, que en la mayoría de los seres humanos se emplea la mano derecha, la cual está controlada por el hemisferio izquierdo, implicado también en el control del habla (Kandel, 2001).
Pierre –Paul Broca (1824-1880) publicó, lo que para algunos científicos, es el compilado clínico más significativo del siglo XIX, donde se demostró que existe una parte del cerebro encargada de las funciones lingüísticas, este informe tuvo un gran impacto científico gracias a la demostración de que existía un área cortical específica para una función, esto fue posible a través del estudio de un paciente de 51 años de edad, que sufría parálisis de la mitad derecha del cuerpo y la incapacidad de hablar, aunque al parecer entendía el lenguaje, Leborgne entró al hospital de Broca, donde murió una semana más tarde, pero al practicarle la autopsia, Broca encontró una lesión en el lóbulo frontal del hemisferio izquierdo y concluyó que dicha lesión era el origen de la incapacidad de hablar del paciente. Pero no fue el único caso documentado por Broca, por el contrario, posteriormente reportó más casos de lesiones en la misma zona, (Hoy en día conocida como área de Broca), lesiones a las cuales se relacionaba alguna complejidad en el lenguaje (Redolar, 2013).
Posteriormente, Carl Wernicke (1890-1900), un neurólogo alemán, informó sobre otro tipo de trastorno del lenguaje causado también por una lesión cerebral ubicada en el lóbulo temporal izquierdo, en una zona cercana a la auditiva, dicha lesión mostraba síntomas diferentes a los registrados en los estudios de Broca, que asociaban una gran dificultad de comprensión verbal. Wernicke, propuso entonces, que solo las funciones mentales más básicas, aquellas relacionadas con actividades perceptivas o motoras simples, están localizadas en áreas únicas de la corteza y concluyó que componentes diferentes de una única conducta eran procesados en diferentes regiones del cerebro, por lo tanto, fue el primero en proponer la idea del transmite al área de asociación especializada, denominada circunvolución angular; donde la información es transformada en una representación nerviosa común, compartida por el habla y la escritura (Kandel, 2001).
Finalmente, pasa al área de Wernicke, donde es reconocida como lenguaje y se asocia a un significado; cyuando la asociación no se efectúa, se pierde la capacidad de comprensión del lenguaje, presentando una patología denominada como afasia4. La representación nerviosa
común se transmite posteriormente hacia el área de Broca5, donde se transforma en una
representación sensorial y motora con la posibilidad de culminar en un lenguaje hablado o escrito. Si esta última transformación de una representación motora es imposible, se pierde la capacidad de expresar el lenguaje, ya sea en palabras habladas o escritas (Kandel, 2001) En la actualidad y gracias a todos los estudios realizados, se conoce que todas las habilidades cognitivas son fruto de la integración de múltiples mecanismos de procesamiento, los cuales se encuentran distribuidos en las diferentes regiones del cerebro, algunas que son específicas se ocupan de las operaciones elementales y del procesamiento de las mismas; otras operaciones mucho más complejas dentro de las cuales se encuentran: la percepción, el movimiento, el lenguaje, el pensamiento y la memoria, desarrolladas en apartados posteriores, son posibles gracias a la interconexión seriada y paralela de las distintas regiones del cerebro (Kandel, 2001).
Figura 3: La sección en color rojo, indica el Área de Wernicke, encargada del procesamiento del lenguaje. Recuperado: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wernicke's_area_-_lateral_view.png 16/05/2015.
Figura 4: La sección en color rojo, se indica el Área de Broca, que conforma el control de los movimientos la lengua. Recuperado: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Broca's_area_-_lateral_view.png 16/05/2015. Estos descubrimientos, indicaban a que debían existir otras áreas relacionadas con otras funciones específicas, en 1870, Los alemanes Gustav Fritsch (1838-1927) y Edwars Hitzig (1839- 1907) realizaron experimentos en perros, debido a las condiciones del Instituto Fisiológico de Berlín al que pertenecían, Hitzig habilitó su casa como un laboratorio para acceder al cerebro canino retirando parte del cráneo, y haciendo pasar sobre la corteza una descarga moderada de electricidad in vivo, algunos caninos fueron tratados sin anestesia, pero para evitar los aullidos y el sufrimiento del animal, posteriormente utilizaron un anestésico; las incansables repeticiones, encontraron una zona en la parte posterior del cerebro que al estimularlas originaban movimientos corporales del lado opuesto, otras partes cercanas mostraron movimiento de patas delanteras, traseras, cuello etc., Demostraron entonces, tanto Hitzig como Fritsch, que existía una corteza motora, encargada del movimiento corporal, hasta la actualidad han sido conmemorados como sus descubridores (Redolar, 2013).
Durante los últimos años del siglo XIX el tejido nervioso tomó importancia como objeto de estudio, cuando Camilo Golgi y Santiago Ramón y Cajal emprendieron las primeras descripciones detalladas de las células nerviosas (Kandel, 2001); es decir, este siglo había estado marcado hasta entonces, como un estudio de la estructura macroscópica del cerebro; el final del siglo XIX y los inicios del XX, estuvieron influenciados por los avances tecnológicos en el microscopio, la aceptación de la teoría celular etc., o como el del médico Italiano Camilo Golgi (1843-1926) quien desarrolló para 1873 un método para teñir las neuronas con sales de plata que revelaban toda su estructura con el microscopio, descubrimientos que influenciaron el estudio del sistema nervioso y su maraña de redes y filamentos que lo constituían (Redolar, 2013).
Para ese entonces, los científicos tenían grandes confusiones con los axones, las dendritas, el cuerpo celular, etc., ya que la teoría celular no contribuía a estos estudios; para la época, antes del descubrimiento de Golgi, se creía que los impulsos nerviosos atravesaban la neurona por el espacio reticular, idea que constituyó la teoría reticular: Golgi, era un reticularista que trabajaba como médico en un hospital cercano a Milán, donde también realizaba unas prácticas de investigación, según el mismo indica, no logró explicar cómo se le ocurrió tratar con nitrato de plata las células neuronales, sustancia comenzada a utilizar en el momento para las fotografías; entonces trato las muestras con dicromato de potasio para luego introducirlas en una sustancia de nitrato de plata por dos o tres días, al final, las lavó con alcoholes y aceites, y las colocó al lente del microscopio, para sorpresa suya, el nitrato de plata producía en las células una reacción negra, es decir, mostraba las células y los filamentos de la célula en un negro intenso sobre un fondo amarillo con extremada nitidez (Redolar, 2013).
Años después, 14 para ser exactos, continuando con esta técnica, el médico español Santiago Ramón y Cajal (1852-1934), fue capaz de teñir células individuales, potencializando notablemente el método de Golgi, debido a que por algún motivo en la actualidad desconocido, la reacción negra ocurre en menos del 1% de las neuronas, lo que hace que el método sea impredecible y frustró a muchos de los investigadores de la época. Cajal, logró demostrar que el tejido nervioso no son una red continua, sino una malla de células separadas, trabajo durante el cual se desarrollaron conceptos esenciales y muchas de las pruebas iniciales de la teoría neuronal (Kandel, Schwartz & Jessell, 2001). Una de las técnicas que potencializó Cajal, logró demostrar que los cortes histológicos más gruesos y sometidos a una doble tinción, permitirían observar cómo se conectan dos o más células. Cajal, al observar las impresionantes imágenes, refirió en uno de sus libros “Textura del sistema nervioso del hombre y de los vertebrados”, su gran estupor:
Este avance en el método solo fue el inicio de los descubrimientos posteriores de Cajal, quien recurrió a las células más jóvenes de embriones humanos y animales, notando que el compuesto de plata tenía mejor porcentaje de reacción y mejor efecto en los nervios no rodeados del envoltorio lipídico de mielina. Bajo la luz de este nuevo camino que abordó, comenzó a realizar una impresionante cantidad de dibujos a tinta china de todas las estructuras que estudió, definió finalmente que se encontraba un patrón general, las dendritas y los axones forman parte de un único cuerpo celular y son independientes y contiguos de las dendritas y axones de otras neuronas. [Ver Figura 5] La importancia de estos descubrimientos, radicó en el cambio de la creencia que el cerebro era una red continua de células, ahora por el contrario se sabía que estaba formado por células neuronales individuales constituidas por un cuerpo celular y con sus conexiones autónomas (Redolar, 2013).
Figura 5: Dibujos hechos por Santiago Ramón y Cajal de sus observaciones sobre las neuronas. Recuperado: https://www.google.com.co/search?q=Dibujos+hechos+por+Santiago+Ram%C3%B3n+y+Cajal+de+sus+observa
ciones+sobre+las+neuronas 16/05/2015.
Pero no fue sino hasta el otoño de 1989, en un congreso en Berlín, donde Ramón y Cajal tuvo que enfrentar su mayor reto, dar a conocer sus descubrimientos a la sociedad científica; aunque no manejaba el idioma Alemán, se bastó de su mal francés para exponer directamente desde su microscopio las imágenes que resultaron tan claras e irreprochables, que se robó los aplausos y las felicitaciones aún de los más escépticos. Uno de los más interesados en los descubrimientos de Cajal, fue el Alemán Albrecht von Kölliker, demasiado influyente en la anatomía de este país y quien no dudó en involucrar a Cajal en los círculos más influyentes del dicho congreso, posteriormente corroboró por sí mismo los experimentos de Cajal y abandonó públicamente su teoría reticularista. En adelante los unió una gran amistad hasta el punto en que Kölliker, a sus 72 años, decide estudiar español para lograr traducir los trabajos de Cajal al alemán (Redolar, 2013).
neuronas actúan como elementos polarizados, de forma que el impulso nervioso es unidireccional, es decir, entra por las dendritas al cuerpo celular o soma y sale por el axón. Un aporte más de Ramón y Cajal, fue seguir la secuencia de las fases de desarrollo de las neuronas en los embriones animales, y comprobó entonces, que las neuronas crecen alargando su axón y desplegando en su extremo unas ramificaciones pequeñas que pueden conectarse con otras neuronas [Ver Figura 6]. Los descubrimientos de Santiago Ramón y Cajal, fueron la partida para el nacimiento de la neurociencia contemporánea, ya que explicaba más profundamente el funcionamiento del sistema nervioso, pero a la vez establecía las bases de todas las investigaciones que faltaban por realizar. Finalmente, le fue otorgado para el año 1906 el premio Nobel de Fisiología o Medicina, junto con Golgi (Redolar, 2013).
Figura 6: Secuencia del crecimiento de la neurona a lo largo de las etapas de vida a cargo de Santiago Ramón y Cajal. Recuperado: Kandel, Schwartz & Jessell, 2001
El siguiente avance en la neurociencia, estaría a cargo de neurofisiólogo Charles Sherrington (1857-1952), uno de los científicos más importantes del siglo XX, quien explicó la importancia de la sinapsis, como bautizó a dicha conexión, y la importancia fundamental en la transmisión nerviosa, indicando que esta era como una válvula que permitía el paso en un solo sentido de la señal nerviosa, e hipotetizó la existencia de un “hueco” que no sería reconocido hasta la época del microscopio electrónico como gap; recibió el premio nobel por sus aportes a la ciencias en 1932 junto a Edgar Adrián (1889-1977). El Premio Nobel en Fisiología o medicina por sus descubrimientos en las funciones de la neurona (Kandel, Schwartz & Jessell, 2001).
confirmo que la punta del axón da origen a una expansión denominada cono de crecimiento que dio origen hacia el axón en el desarrollo (sean otras neuronas o músculos) (Kandel, Schwartz & Jessell, 2001)
Las décadas iniciales del siglo XX, trajeron consigo avances y hallazgos importantes, donde se demostraría que los cambios de las sinapsis son de naturaleza química y son fundamentales para el procesamiento y el funcionamiento del sistema nervioso. También se elucido la existencia de los neurotransmisores gracias a los primeros hallazgos de Henry Del y el alemán Otto Loewi Nobeles en 1936, por sus descubrimientos relacionados con la transmisión química del impulso nervioso (Redolar, 2013).
Gracias a esta nueva ventana de conocimientos, se comenzaron a contemplar posibles enfermedades neurológicas por las concentraciones de estas sustancias; el Avance de las posteriores décadas del siglo XX y los años iniciales del siglo XXI, ha sido exagerado y muy positivo para la ciencia; la década de 1990 fue declarada la década del cerebro; a este acelerado desarrollo científico está ligado el avance tecnológico, por ejemplo, personajes Nobeles como: David Hubel, Wiesel y su trabajo en la corteza visual, Eric Kandel y sus estudios en la memoria, han profundizado en la investigación humana utilizando técnicas de neuroimagen y neurofisiología que permiten observar el cerebro, no solamente vivo, sino en acción (Redolar, 2013).
En la actualidad se han desatado otros campos de discusiones importantes, el desarrollo embrionario del cerebro, es una de las cuestiones bioéticas principales, la pregunta de cuándo debe la sociedad conferir estatus moral a un embrión y considerarlo como un ser humano, es una discusión que aún continua, desde la perspectiva de los neurocientíficos, el objetivo es estudiar el órgano que identifica a los humanos, es decir, el cerebro, el cual permite la vida consciente (Gazzaniga, 2005).
En la gran complejidad del ser humano y el cerebro, el origen embrionario de éste, es más bien sencillo; la comprensión del sistema nervioso permite y apoya su comprensión estructural y funcional en el organismo adulto (Copp, 1990). Desde el momento en que el espermatozoide se une al óvulo, el embrión inicia el proceso de división y diferenciación. Al cabo de unas escasas horas, se observan tres zonas diferenciadas: el endodermo, el mesodermo y el ectodermo, las cuales son las tres capas iniciales de las células que se diferencian para crear todos los órganos del cuerpo humano. La capa del ectodermo es la que da origen al sistema nervioso (Gazzaniga, 2005).
superficie ectodérmica, es decir, de la piel, hasta quedar encerrado dentro del cuerpo (Copp, 1990).
El tubo neural, da lugar a las neuronas y otras células del sistema nervioso central, mientras que un parte adyacente del embrión llamada cresta neural, que da origen a varios tipos de células, entre ellas las neuronas sensitivas de los ganglios de los nervios raquídeos y craneales, las neuronas posganglionares del sistema nervioso autónomo y las células de Schwann y se convierten en las células del sistema nervioso periférico, los cuales son los nervios situados fuera del cerebro y la medula espinal (Gazzaniga, 2005).
Por otra parte, la cavidad del tubo neural da origen a los ventrículos del cerebro y el canal central de la médula espinal, es decir, todo el sistema ventricular del cerebro. Para la cuarta semana de gestación, la abertura del extremo del tubo neural llamada neuroporo craneal es cerrada, un mal cierre del tubo neural, acarrea frecuentemente malformaciones congénitas del sistema nervioso conocidos como defectos de la inducción dorsal, o un mal cierre en el neuróporo caudal, puede dar lugar a una forma grave de espina bífida llamada mielomeningocele o el mal cierre del neuroporo caudal, puede causar anencefalia, en la cual falta una gran parte de cada hemisferio cerebral (Copp, 1990).
Para esta semana, el tubo neural desarrolla tres protuberancias diferenciadas que corresponden a las zonas de las cuales surgirían las tres divisiones principales del cerebro: cerebro anterior, medio y posterior, es entonces, cuando aparecen los primeros indicios de un cerebro. Aunque el feto va desarrollando zonas que se convertirán en partes específicas del cerebro, la actividad cerebral eléctrica no comienza hasta el final de la semana 5 y la semana 6, normalmente entre los 40 y 43 días de gestación (Gazzaniga, 2005).
Durante la quinta semana, continuará el desarrollo acelerado del cerebro, de manera que se logran identificar cinco vesículas secundarias. El prosencéfalo se fragmenta, dando origen al
telencéfalo y al diencéfalo. El telencéfalo, posteriormente se convertirá en los hemisferios cerebrales en el cerebro adulto, y el diencéfalo dará lugar al tálamo, al hipotálamo, la porción neural del ojo, entre otras estructuras fundamentales.
Posteriormente, el rombencéfalo da lugar al metencéfalo y al mielencéfalo; el primero de estos da origen al puente de varolio o también llamado protuberancia y al cerebelo, el
mielencéfalo se convierte en bulbo raquídeo (Copp, 1990).
Es entonces, cuando se aprecia una actividad neural incipiente en las primeras fases de gestación, que consiste en descargas neuronales desorganizadas, de un tipo primitivo. La actividad neuronal en sí, no representa una conducta integrada. Entre las semanas 8 y 10 se inicia el verdadero desarrollo del cerebro, las neuronas proliferan e inician su migración por todo el cerebro. También se desarrolla la comisura anterior, que es la primera conexión interhemisférica (una conexión pequeña). Durante este período aparecen los reflejos por primera vez (Gazzaniga, 2005).
Los polos temporal y frontal del cerebro se desarrollan entre las semanas 12 y 16, y el polo frontal (que dará lugar al neocórtex) crece a una velocidad desproporcionada en comparación con el resto del córtex. La superficie del córtex parece plana durante el tercer mes, pero al final del cuarto mes aparecen los surcos, los cuales dan lugar a los conocidos pliegues del cerebro. Surgen asimismo los diversos lóbulos del cerebro, y las neuronas siguen ploriferando y migrando por el córtex (Gazzaniga, 2005).
Hacia la semana 13 el feto empieza a moverse, etapa en la cual empieza a desarrollarse el cuerpo calloso, el conglomerado de fibras, es decir, los axones de las neuronas, que permiten la comunicación entre los hemisferios, y se forma la infraestructura de la mayor parte de la conexión entre los dos lados del cerebro. Pero el feto no es todavía un organismo sensible y consciente, sino un cúmulo de procesos motores y sensoriales efectuados por actos reflejos, los cuales no responden a ningún tipo de estímulo de modo intencional (Gazzaniga, 2005). Posteriormente, durante la semana 17 y las siguientes, se forman numerosas sinapsis, las cuales son puntos donde se unen dos neuronas, dicha unión permite al sistema nervioso interactuar a lo largo de la vida, pero son el componente básico de la comunicación entre las neuronas individuales. Dicha actividad sináptica, abarca todas las funciones cerebrales. El desarrollo sináptico no se dispara hasta aproximadamente el día 200, es decir, en la semana 28 de gestación, sin embargo, alrededor de la semana 23 el feto puede sobrevivir fuera del útero con asistencia médica y presentar características como responder a los estímulos aversivos (Gazzaniga, 2005).
El desarrollo sináptico más importante continúa hasta el tercer o cuarto mes prenatal, los surcos siguen desarrollándose a medida que el córtex se pliega para crear una superficie más amplia y para acoger a las neuronas cada vez más numerosas, así como a sus células gliales. Durante este período se inicia la mielinización de las neuronas, el cual es un proceso de aislamiento, que acelera la comunicación eléctrica. Hacia la semana 32, el cerebro fetal controla la respiración y la temperatura corporal. Cuando nace el niño, el cerebro se parece al de un adulto, pero dista mucho de haber concluido su desarrollo. La corteza cerebral incrementa su complejidad durante años, y la formación de sinapsis prosigue durante toda la vida (Gazzaniga, 2005).
percepciones del mundo, fijando la atención y controlando las acciones, acaba por pesar aproximadamente entre 1.3 y 1.4 kg, en relación con el peso total del cuerpo y está compuesto principalmente por un 78% de agua, 10% grasa y 8% proteína. Desde una vista panorámica, las características más notorias del cerebro son sus circunvoluciones o pliegues, las cuales son parte del córtex cerebral, vocablo latino que significa corteza o cáscara, el cual es la cubierta exterior del cerebro y se caracteriza por ser muy densa. Dichos pliegues, le permiten aumentar el área de superficie, esto es, más células por cm2 (Jensen, 2004).
6.2. Neurociencia, cerebro y conducta.
La Neurociencia, se apoya en todas las ciencias básicas, con el fin de abordar el estudio de la estructura y la Función del sistema Nervioso. De manera tradicional, uno de los campos en los que ha estado restringido el aprendizaje de la neurociencia, es la medicina, lo que crea la gran necesidad de ampliar el conocimiento hacia otras áreas, convergiendo entonces, hacía áreas biológicas, moleculares, comportamentales, conductuales, etc. La Neurociencia actual, es el resultado de la confluencia de técnicas de experimentación animal y observación en humanos, bajo lo cual se han desarrollado gran cantidad de técnicas especializadas en un determinado objeto de estudio, la importancia radica, en como la neurociencia utiliza y perfecciona dichas técnicas en el estudio de procesos como la sinapsis, el cerebelo, el curso temporal de un fenómeno, áreas generales y específicas del cerebro, etc., permitiendo los avances y descubrimientos más importantes del último siglo, que explican los mecanismos y capacidades cognitivas y funcionales del cerebro (Delgado, Ferrús, Mora & Rubia, 1998).
En este orden de ideas, se puede decir, que el cometido de la neurociencia, se enfoca en comprender y analizar la especificidad de las conexiones sinápticas que se presentan en los diferentes procesos mentales a partir de los cuales se percibe, actúa, aprende y recuerda. Esta ciencia, representa una fusión o integración de biología moderna, neurofisiología, anatomía, embriología, biología celular y psicología; reforzado el concepto propuesto por Hipócrates hace más de dos milenios, en el cual se hace referencia a que el estudio adecuado de la mente empieza por el estudio del cerebro (Kandel, 2001).
Ahora bien, la complejidad del entorno que los seres humanos han autocreado para sí mismos, influye en la diversidad conductual humana. Bajo un punto de vista neurocientífico, la conducta depende de una complejidad de receptores sensoriales conectados a una de las estructuras fundamentales del sistema nervioso, es decir, el cerebro, que como ya se ha dicho, tiene la increíble capacidad de discriminar infinidad de sucesos. La información continua que reciben los receptores, se estructura en el cerebro a través del proceso de percepción y de respuestas conductuales correspondientes. Lo anteriormente descrito, no sería posible sin la existencia de las neuronas y la conexión entre ellas (Kandel, 2001).
un criterio exclusivo, los mecanismos por los cuales las neuronas producen su señalización, los tipos de conexiones entre ellas y su relación con la conducta, y finalmente, los procesos por los cuales las experiencias producen modificaciones en las neuronas y en sus conexiones (Kandel, 2001).
Así mismo, es necesario abarcar el desarrollo cognitivo, el cual esun aspecto fundamental en el avance cognitivo del ser humano; dicho aspecto, es susceptible a ser estimulado, entrenado y desarrollado. Por casi 50 años Jean Piaget (1929,1954, 1977), elaboró teorías referentes a la forma en que los niños piensan, razonan y resuelven problemas, nombró como esquemas a las estructuras mentales que permiten a los individuos interpretar el mundo y sostuvo que el desarrollo cognitivo se produce en cuatro etapas: el período sensoriomotor, el período preoperacional, el período operacional concreto y el período operacional formal. Dichos períodos se encuentran relacionados con la edad donde se fomentan ciertos tipos de conocimiento y entendimiento (Piaget 1952).
Según él, existen dos procesos básicos, los cuales interactúan con el fin de lograr un óptimo desarrollo cognoscitivo: la asimilación y la acomodación; la asimilación, es un proceso encargado de modificar la información ambiental nueva y ajustarla con lo ya conocido; por su parte, la acomodación reestructura y modifica los esquemas ya existentes de manera que la información nueva pueda ser comprendida de forma más completa (Flavell, 1996). Aunque la teoría de Piaget continua siendo el punto de referencia clásico para la comprensión del desarrollo cognoscitivo, en la actualidad, los investigadores han encontrado formas más flexibles para estudiar el desarrollo de las capacidades cognoscitivas (Kandel, Schwartz & Jessell, 2001).
El avance intelectual, es consecuencia de que los seres humanos buscan un estado de equilibrio mental, el cual se logra fácilmente si se interpretan las nuevas experiencias a través del vidrio de las ideas ya existentes. En ocasiones se producen nuevas experiencias discordantes e incompresibles y es entonces cuando el individuo experimenta un desequilibrio cognitivo, que en un primer momento crea confusión, pero que posteriormente conduce al desarrollo cognitivo, debido a que las personas deben adaptar sus nuevos conceptos. El desarrollo cognitivo lleva implícito en sí mismo unas actividades cognitivas, las cuales son: memoria, atención, percepción, lenguaje, inteligencia y solución de problemas (Kandel, Schwartz & Jessell, 2001).
En cuanto al aprendizaje y memoria, son mecanismos cerebrales que influyen de manera directa en el modelamiento de la conducta, es decir son los procesos por los cuales las experiencias de la vida, cambian la conducta. El aprendizaje, para muchos neurocientíficos actuales, es el proceso por el que se adquiere el conocimiento o nueva información sobre el mundo, en tanto que la memoria es también un proceso, encargado de que este nuevo conocimiento sea codificado, almacenado y posteriormente recuperado, es decir, la persistencia del aprendizaje en un estado que permita ser puesto de manifiesto cuando se requiera (Kandel, Schwartz & Jessell, 2001) (Soriano et al., 2007).
Esta capacidad cognitiva de aprender, puede encontrarse incluso en los animales, pero es maximizada en el ser humano, como se dijo anteriormente, muchas conductas importantes en el humano implican el proceso de aprendizaje. Alrededor de este paradigma pueden surgir diversas preguntas tales como ¿Cuáles son las principales formas de aprendizaje? ¿Qué clases de información sobre el medio se aprenden con mayor facilidad? ¿Los diferentes tipos de aprendizaje originan diferentes procesos de memoria? ¿Qué factores estresantes pueden afectar el proceso de aprendizaje y la memoria? Estas cuestiones, serán abarcadas a lo largo de la investigación, con el fin de dar una panorámica de bases teóricas que expliquen estos procesos, para lo cual es fundamental revisar los principios biológicos fundamentales basados en la experimentación en animales y humanos. Hasta aproximadamente la mitad del siglo XX, los científicos eran escépticos a la idea de que los procesos como el aprendizaje se localizaran en regiones específicas.
Gracias a los aportes de Broca en 1861, como se mencionó antes, se descubrió que el lenguaje estaba localizado en el lóbulo frontal en el lado izquierdo, lo que permitió que los científicos se plantearán la posibilidad de que más actividades cerebrales tuvieran regiones específicas, aunque permanecía una tendencia científica a defender el postulado de que la memoria era propia y general del córtex cerebral, como es sabido en la actualidad, la memoria implica varias áreas del córtex, pero no existe un solo tipo de memoria, entonces para cada una existen partes más o menos especializadas según la función de la memoria, es decir, la memoria emplea diferentes mecanismos neuronales.
Pero, de las preguntas que sembró Broca en los científicos, se inició la experimentación constante en la búsqueda de respuestas, la primera persona que obtuvo pruebas de que los procesos de memoria podrían localizarse en regiones específicas del cerebro humano fue el neurocirujano del Instituto Neurológico de Montreal Wilder Penfield (1981-1976), quien fue discípulo de Charles Sherrington, el neurofisiólogo inglés, que en la transición del siglo XIX al XX trazó el mapa de la representación motora de los monos anestesiados investigándolos de manera sistemática con electrodos en la corteza cerebral y registrando la actividad de los nervios motores (Kandel, 1997; 2001).
el cerebro no tiene receptores para el dolor en su propia estructura, la cirugía de cerebro es indolora y se puede realizar con anestesia local en pacientes conscientes, por lo tanto, los pacientes son capaces de describir lo que sienten en respuesta a la estimulación eléctrica aplicada a diferentes zonas de la corteza (Kandel, 2001).
Penfield exploró aproximadamente un millón de pacientes, sin embargo, sus estudios comprendidos entre 1940 y 1950, no convencieron a la comunidad científica respecto a que el lóbulo temporal es vital para la memoria porque todos los pacientes que estudió tenían focos epiletógenos o epilépticos en el lóbulo temporal, lo que hizo que sus investigaciones no fueran muy concluyentes (Kandel, 1997).
Por otra parte, los lugares más eficaces para obtener respuestas de experiencias estaban cerca de estos focos. A mediados de los años cincuenta, surgieron pruebas convincentes de que los lóbulos temporales son importantes para la memoria, a partir del estudio de pacientes que habían sufrido una extirpación bilateral del hipocampo y de las regiones vecinas en el lóbulo temporal para el tratamiento de la epilepsia. Brenda Milner (1954) PhD, de la Universidad de Cambridge, incorporada posteriormente en el Departamento de Psicología de la Universidad de Cambridge, en Inglaterra, donde estudiaba con Donald Hebb, y colaboraban a Penfield, estudió a profundidad el primer caso de los efectos sobre la memoria de la extirpación bilateral de parte de los lóbulos temporales en un paciente conocido como H.M6 de 27 años, en donde se encontró la dificultad de convertir la memoria a corto plazo en memoria a largo plazo. Milner pensó inicialmente que el déficit de memoria después de las lesiones bilaterales del lóbulo temporal medial afecta por igual a todas las formas de memoria, pero se demostró que no es así, los pacientes en estas condiciones son capaces de aprender ciertos tipos de tareas y conservan lo aprendido durante tanto tiempo como las personas normales. Esto demostró que la memoria no es un sistema único, ni simple (Baddeley, Eysenck & Anderson, 2010).
6H.M: Henry Molaison (1926-2008), conocido con las siglas H.M. con el fin de proteger su identidad, era un
