psicobiología 1_tema 2
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TEMA 2: METODO Y TECNICAS EN
PSICOBIOLOGIA
EL METODO CIENTIFICO
1)
OBSERVACION
2)
FORMULACION DE LA HIPÓTESIS
3)
CONTRASTACION EMPIRICA
4)
ENUNCIADO DE LEYES Y TEORIAS
1. OBSERVACION
• planteamiento del problema
•
El problema planteado responde a una inquietud
•
El hecho observado suscita preguntas
2. FORMULACION DE LA HIPÓTESIS
•
crear una o varias conjeturas explicativas acerca de la resolución del problema
•
Ha de ser verosímil•
Estar relacionada con conocimientos previos alcanzador por la ciencia
•
Susceptible de comprobación empírica
3. CONTRASTACION EMPIRICA:
a)
Contrastación
experimental: relación entre variables biológicas y conductuales
-
intervención conductual-
intervención somática
b)
Contrastación
observacional: observación de correlaciones entre variables biológicas y conductuales. No se manipulan las variables.
4. ENUNCIADO DE LEYES Y TEORIAS
que expliquen la conducta humana a través del funcionamiento del sistema neuroendocrino.
Ley: explicación científica a un hecho observable
Teoría: conjunto de leyes que pueden agruparse para explicar un proceso, de carácter más general que el descrito por cada una de las leyes.
TECNICAS DE INVESTIGACION EN NEUROCIENCIA Y PSICOBIOLOGIA
CLASIFICACION DE LAS TÉCNICAS
•
Cirugía estereotáxica•
Técnicas de lesión
•
Técnicas neuroanatómicas•
Técnicas de registro y de estimulación
•
Técnicas neuroquímicas•
Métodos genéticos
•
Estudios comportamentales•
Técnicas de neuroimagen
CIRUGIA ESTEREOTAXICA
•
Aparato–
Soporte
–
Brazo•
Atlas estereotáxico
Copyright © 2004 Allyn and Bacon
Copyright © 2004 Allyn and Bacon
Copyright © 2004 Allyn and Bacon
Copyright © 2004 Allyn and Bacon
CLASIFICACION DE LAS TÉCNICAS
•
Cirugía estereotáxica•
Técnicas de lesión
•
Técnicas neuroanatómicas•
Técnicas de registro y de estimulación
•
Técnicas neuroquímicas•
Métodos genéticos
•
Estudios comportamentales•
Técnicas de neuroimagen
TECNICAS DE LESION
•
Lesiones mecánicas•
Lesiones eléctricas
•
Lesiones químicas (neurotoxinas)–
Lesiones excitotóxicas
(aa
excitatorios)
–
Lesiones específicas: 6-hidroxidopamina•
Lesiones reversibles:–
Anestésicos locales
–
Frío (criodo)
CLASIFICACION DE LAS TÉCNICAS
•
Cirugía estereotáxica•
Técnicas de lesión
•
Técnicas neuroanatómicas•
Técnicas de registro y de estimulación
•
Técnicas neuroquímicas•
Métodos genéticos
•
Estudios comportamentales•
Técnicas de neuroimagen
TECNICAS NEUROANATÓMICAS
•
Técnicas neurohistológicas
•
Técnicas de neuroimagen–
TAC
–
RMN
obtención de cortesa partir de un tejidoincluido en parafina
muestra cortada sobre un portaobjetos
cubetas para tinción
montaje de una muestra teñida
evolución del microscopio óptico
corte cerebral transversal
tinción basófila de somas neuronales con presencia de corpúsculos de Nissl
células de Purkinje del cerebelo
microscopioelectrónico
ultraestructurade la
sinapsis
CLASIFICACION DE LAS TÉCNICAS
•
Cirugía estereotáxica•
Técnicas de lesión
•
Técnicas neuroanatómicas•
Técnicas de registro y de estimulación
•
Técnicas neuroquímicas•
Métodos genéticos
•
Estudios comportamentales•
Técnicas de neuroimagen
TECNICAS DE REGISTRO DE LA ACTIVIDAD NEURAL
•
Registro de neuronas individuales:–
Microelectrodos
. Tubos de vidrio muy fino llenos
de un líquido conductor.–
Electrodos implantados en el cerebro de animales
•
Electroencefalograma (EEG):–
Macroelectrodos
en el cuero cabelludo conectados
a un polígrafo–
Detectan actividad de un conjunto de neuronas
–
Aplicaciones:•
Diagnóstico de la epilepsia o tumores cerebrales
•
Estudio de las fases del sueño y vigilia•
Supervisar el estado del cerebro durante intervenciones
TECNICAS DE ESTIMULACION•
Estimulación eléctrica: microelectrodos
•
Estimulación química: –
aa
excitatorios
–
Es más específica (sólo somas)•
Estimulación magnética transcraneal
(EMT)–
Bobina electromagnética
EMT
• Estudios cognitivos y funcionales
• Tratamiento de depresión, Alzheimer, Parkinson, adicciones,esquizofre nia
METODOS GENÉTICOS
• Animales transgénicos: – Contienen material genético de otras especies. Ej.
Ratones con genes patológicos humanos (Hungtington, ataxias...).
• Supresión de genes: animales “knockout”.– Carecen del gen que se investiga– Se investigan las anomalías neurales y/o
comportamentales.– Problemas para interpretar resultados:
• Muchos rasgos comportamentales son poligénicos• La eliminación de un gen suele influir sobre la expresión de
otros genes.
Nobel para los padres del ratón transgénicoEl Instituto Karolinska de Estocolmo anunció ayer la concesión del premio Nobel de Medicina o Fisiología 2007 a los investigadores Mario Capecchi, Oliver Smithies y Martin Evans, los dos primeros de nacionalidad estadounidense, y el tercero, británica.
METODOS GENÉTICOS• Estudios con gemelos.
– Permite evaluar la influencia de la herencia en un rasgo concreto.– Se estudia un determinado rasgo en gemelos monocigóticos
(idénticos) y dicigóticos (falsos).– Se ha demostrado que algunos factores (obesidad,
predisposición al alcholismo, consumo de drogas, esquizofrenia) resultan influidos por factors genéticos
• Estudios sobre adopción.– Permite evaluar la influencia de factores genéticos vs ambientales– Comparar personas que fueron adoptadas en fases tempranas
con sus padres biológicos y adoptivos:• Parecido con padres biológicos: rasgo influido por f. genéticos• Parecido con padres adoptivos: rasgo influido por f. ambientales
CLASIFICACION DE LAS TÉCNICAS
•
Cirugía estereotáxica•
Técnicas de lesión
•
Técnicas neuroanatómicas•
Técnicas de registro y de estimulación
•
Técnicas neuroquímicas•
Métodos genéticos
•
Estudios comportamentales•
Técnicas de neuroimagen
TECNICAS DE NEUROIMAGEN
Técnicas de Neuroimagen
Técnicas anatómicas• Rayos X • Tomografía Axial Computerizada (TAC)• Imagen por Resonancia Magnética (IRM, Magnetic resonance imaging MRI)
Técnicas funcionales• Tomografía de emisión de positrones (Positron emission tomography, PET)• Resonancia Magnética Funcional (Functional magnetic resonance imaging, fMRI)
• Utiliza un haz de rayos X que realiza múltiples disparos en diferentes ángulos (gira 180º realizando aproximadamente un disparo por grado)
• Un ordenador combina las imágenes para generar una sección transversal (horizontal)
Tomografía Axial Computerizada (TAC)
TOMOGRAFIA AXIAL COMPUTARIZADA (TAC)
•
Secciones horizontales del encéfalo•
Rayos X
•
Posibles efectos secundarios debidos a las radiaciones ionizantes
•
Aplicaciones en el SN:–
Identificar hemorragias cerebrales, hidrocefalia, hematomas
–
Identificar tumores (más de 2-4 mm)–
Identificar y localizar lesiones
Tomografía Axial Computerizada (TAC)
Tomografía Axial Computerizada (TAC)
Tomografía Axial Computerizada (TAC)
RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR (RMN)
•
Intensos campos magnéticos y ondas de radiofrecuencia
•
Pocos efectos secundarios•
Mayor resolución que el TAC
•
Secciones horizontales, coronales y sagitales•
Desventajas:–
Técnica larga (hasta 1h y media)
–
Reducido tamaño del tunel
(claustrofobia)–
Problemas con objetos metálicos (implantes)
–
Mucho ruido–
Muy caro(2-3 millones de euros)
• Utiliza un campo magnético muy potente (unas 30.000 veces el de la Tierra)
• Los átomos se alinean con el campo magnético• Aplica radiofrecuencias a los átomos alineados y esto
hace que cambien su orientación (entran en resonancia) y al realinearse emiten energía en forma de una débil señal
• Diferentes tejidos emiten distinta energía
Imagen por Resonancia Magnética (IRM)
Estado Normal Campo Magnético Radiofrecuencia
Imagen por Resonancia Magnética (IRM)
• La señal emitida por los átomos es detectada por los receptores situados en el escáner
• El ordenador a través de cálculos muy complejos genera una imagen
Aparato de resonancia magnética
Registro sagital medial de RM de un encéfalo humano
Imagen por Resonancia Magnética (IRM)
• Pueden obtenerse imágenes en cualquier plano anatómico
Coronal Horizontal Sagital
Ventajas de la IRM• No hay exposición a radiación • Tiene mejor resolución espacial• Genera imágenes más nítidas de
tejidos blandos• Permite generar imágenes en distintos
planos
Desventajas de la IRM• Es más cara• No se puede realizar si hay metal en el
cuerpo• Es muy ruidosa
IRM vs TAC
Técnicas de Neuroimagen
Técnicas anatómicas• Rayos X • Tomografía Axial Computerizada (TAC)• Imagen por Resonancia Magnética (IRM, Magnetic resonance imaging MRI)
Técnicas funcionales• Tomografía de emisión de positrones (Positron emission tomography, PET)• Resonancia Magnética Funcional (Functional magnetic resonance imaging, fMRI)
Tomografía de emisión de positrones (TEP)
• El TEP es una técnica de imagen que requiere la inyección intravenosa de una pequeña cantidad de un isótopo radioactivo de vida corta
• Se basa en la utilización de detectores creados en el ámbito de la física de partículas
• La cantidad de radiación que recibe el sujeto es equivalente a dos radiografías de tórax
Tomografía de emisión de positrones (TEP)
• Los radioisótopos se pueden unir a distintas moléculas dependiendo de lo que queramos visualizar
• Estas moléculas que llevan unido un átomo radioactivo se denominan radiofármacos
• Una molécula muy utilizada es la glucosa radioactiva (desoxiglucosa con Fluor-18)
Tomografía de emisión de positrones (TEP)
• El radioisótopo o radiofármaco emite positrones desde los lugares del cuerpo en que se acumula
• Los positrones al colisionar con electrones producen rayos gamma que son detectados por el escáner
• El escáner produce una imagen con la localización del radiofármaco
Tomografía de emisión de positrones (TEP)
Tomografía de emisión de positrones (TEP)
• La glucosa radiactiva se acumulara en las células que están más activas
• La PET nos da una imagen con una gradación de colores en función del nivel de radiación en cada zona del tejido
• Las áreas más activas presentan más radiación
ESCANER TEP
MIRANDO OYENDO PENSANDO RECORDANDO TRABAJANDO
PET del metabolismo glucosado cerebral durante la realización de determinadas actividades.
RECEPTORES DOPAMINERGICOS
Imagen de Resonancia Magnética Funcional (IRMf)
• Utiliza los mismos principios físicos de la Resonancia Magnética
• Permite observar la actividad del cerebro
• Se basa en las diferencias entre la hemoglobina unida a oxigeno (oxihemoglobina) y la hemoglobina sin oxigeno (desoxihemoglobina) en sus resonancias magnéticas
Imagen de Resonancia Magnética Funcional
• Las áreas cerebrales activas consumen más oxigeno por lo que los capilares incrementan el flujo de sangre rica en oxihemoglobina para cubrir la mayor demanda
Imagen de Resonancia Magnética Funcional
• El escáner detecta los cambios en la proporción entre oxihemoglobina y deoxihemoglobina y genera una imagen muy similar a la del TEP
• Alta resolución espacial (2-4 mm) y temporal (5-8 s)
Imagen de Resonancia Magnética Funcional
• Las dos muestran la actividad del cerebro• La IRMf no requiere inyectar fármacos, es menos
invasiva• No expone a radiaciones ionizantes• Permite observar estructura y función• Mejor resolución espacial y temporal
IRMf vs TEP
•
Magnetoencefalografía–
Detecta los campos magnéticos creados por la transmisión de los potenciales eléctricos de las neuronas
–
Neuromagnetómetros
formados por dispositivos superconductores de interferencias cuánticas (SQUIDs)
–
Usos: •
Localizar el foco epiléptico
•
Medir actividad asociada a la percepción de estímulos o a la ejecución de conductas o tareas cognitivas
Se combina la medida de la actividad eléctrica con la RMN
Magnetoencefalografía y RMN
APLICACIONES DE LAS TECNICAS DE NEUROIMAGEN FUNCIONAL
•
Detectar la presencia y evolución de los tumores
•
Estudiar las funciones cerebrales•
Diagnosticar trastornos relacionados con el deterioro de la función mental: Parkinson, Huntington, Epilepsia…
•
Accidentes cerebrovasculares•
Evaluar el cerebro después de un traumatismo
•
Evaluar el tratamiento de los tumores•
Localizar precisamente una zona antes de realizar un procedimiento quirúrgico
METODOS DE INVESTIGACION COMPORTAMENTAL
• Evaluación neuropsicológica– Permite determinar la naturaleza de las
alteraciones psicológicas de cada paciente con daño cerebral
• Conducta animal:– Campo abierto– Laberinto elevado en forma de cruz– Modelos de condicionamiento– Laberinto de agua de Morris
Actímetro
Rotarod
LABERINTO DE BRAZOS RADIALES
