3. FUNDAMENTOS BIOLÓGICOS DE LA CONDUCTA M.A.M. 2015

2 1. Una historia milenaria La psicobiología es la ciencia que estudia los fundamentos biológicos de la conducta, cómo se organiza el sistema nervioso y cuáles son sus funciones. Antiguo Egipto: los órganos de los faraones se conservaban en jarras de alabastro durante la momificación. Sin embargo, el cerebro era desechado. Hipócrates: El hombre debería saber que del cerebro vienen las alegrías, los placeres, la risa y las bromas, y también las tristezas, la aflicción, el abatimiento y las lamentaciones. Shakespeare: Dime, ¿dónde se origina la fantasía: en el corazón o en el cerebro? (El mercader de Venecia). Franz Gall: inventó la frenología, según la cual las protuberancias del cráneo podían revelar nuestras cualidades mentales y personalidad. Siglo XX: gran interés por la fisiología de los procesos mentales y de la conducta.

3 2. Genética y conducta 2.1 Naturaleza de la genética La genética es la ciencia que estudia los mecanismos de la herencia, cómo se transmiten los rasgos de padres a hijos. Las unidades básicas de la herencia son los genes. Un gran avance para la genética fue el descubrimiento del ADN por Watson y Crick en Cada célula contiene 23 pares de cromosomas, que determinan nuestro genotipo. El ADN es una molécula en forma de doble hélice unida por bases químicas: adenina, guanina, timina y citosina. El ADN produce ARN, que elabora las proteínas. Genotipo: Información genómica que se transmite a la descendencia. Fenotipo: Estructura, forma y función. Se establece en cada individuo.

4 2. Genética y conducta 2.2. El genoma humano El genoma es el conjunto de cromosomas de un organismo, con sus genes correspondientes. El genoma de cada especie define sus capacidades específicas. Su secuenciación se completó en 2003 gracias al proyecto Genoma humano, dirigido por Collins y Venter. Algunas de sus características son: El ADN contiene las instrucciones para hacer todos los organismos. Los genes están interrelacionados y pueden solaparse. El 95% del genoma es funcional y el 5% restante es “basura genética”. El código genético es universal. Somos genéticamente idénticos en un 99,9%. En el futuro, el genoma permitirá la curación de las enfermedades de base genética. Posibles problemas éticos y sociales.

5 3. Estructura y función del sistema nervioso (SN) 3.1 Las neuronas y sus mensajes A.Composición de las neuronas Cuerpo celular: o soma. Contiene el núcleo, el almacén de información genética, los orgánulos que sintetizan ARN y proteínas. Axón: prolongación de la neurona que conduce el impulso nervioso del soma a otra neurona. Dendritas: prolongaciones del cuerpo celular que actúan como receptores de señales procedentes de otras neuronas.

7 3. Estructura y función del sistema nervioso (SN) B. Clasificación de las neuronas Según su estructura: Unipolares: solo tienen una prolongación. Propias de los invertebrados Bipolares: tienen dos prolongaciones, muchas son sensoriales. Multipolares: suelen ser motoras y abundan en el encéfalo y la médula espinal.

Neurona unipolarNeurona bipolar Neurona multipolar

9 3. Estructura y función del sistema nervioso (SN) B. Clasificación de las neuronas Según su función: Sensoriales o aferentes: (hacia dentro) son sensibles a varios estímulos (temperatura, tacto…) y envían información desde los tejidos y órganos sensoriales hacia la médula espinal y el cerebro. Motores o eferentes: (hacia fuera) transmiten información desde la médula espinal y el cerebro hacia los músculos y glándulas. Interneuronas: recogen los impulsos neuronales sensitivos y los transmiten a las neuronas motoras, encargadas del movimiento.

10 3. Estructura y función del sistema nervioso (SN) C. Células gliales Las células gliales rodean y mantienen a las neuronas, son más numerosas que estas y constituyen la mitad de la masa total del cerebro. Tienen varias funciones vitales: se encargan de proteger el cerebro frente a virus y bacterias, realizan funciones de sostén y reparación de tejidos y producen mielina, la capa aislante que recubre a los axones.

11 3. Estructura y función del sistema nervioso (SN) 3.2 El impulso nervioso La función principal de las neuronas es generar y difundir los impulsos nerviosos. El SN es un sistema electroquímico de comunicación que nos permite pensar, sentir y actuar. El impulso nervioso es una onda eléctrica que avanza por la superficie de la neurona y sus prolongaciones. Se produce por las variaciones en la distribución de iones dentro y fuera de la neurona.

12 3. Estructura y función del sistema nervioso (SN) 3.3 La sinapsis neuronal La sinapsis es la unión entre dos neuronas que interactúan e intercambian información o entre neuronas y células musculares o glandulares. Fue descubierta por Scherrington influido por las investigaciones previas de Santiago Ramón y Cajal. La sinapsis eléctrica se produce por el flujo directo de la corriente desde la neurona presináptica a la postsináptica. La sinapsis química es más lenta que la eléctrica, porque la neurona presináptica libera el neurotransmisor que pasa a difundirse por la hendidura sináptica y se une después a los receptores de la membrana celular postsináptica.

2. Estructura y Función del SN

TIPOS Sinapsis Eléctrica Sinapsis Química Se produce por el flujo directo de la corriente desde la neurona presináptica a la postsináptica. Es el modo más rápido de comunicación entre neuronas. Es más lenta que la eléctrica, porque la neurona presináptica libera el neurotransmisor que pasa a difundirse por la hendidura sináptica. Sinapsis Neuronal: TIPOS

3.4 NEUROTRANSMISORES Regula la actividad motora y los niveles de respuesta en muchas partes del cerebro. Dopamina Interviene en la regulación de los estados de ánimo, el sueño y en la regulación del dolor. Se considera el agente químico del “bienestar”. Serotonina Interviene en las respuestas de emergencia: aceleración del corazón, dilatación de los bronquios y subida de la tensión arterial. Noradrenalina Actúa como mensajero en todas las uniones entre la neurona motora y el músculo. Regula las áreas del cerebro relacionadas con la atención, la memoria y el aprendizaje. Acetilcolina Son opiáceos endógenos que regulan el dolor y la tensión nerviosa y aportan una sensación de calma. Encefalinas y endorfinas Los neurotransmisores son productos químicos que elabora el cerebro, cuya misión es comunicar a las neuronas entre sí. Los distintos tipos de células segregan neurotransmisores. Estos circulan por todas partes, actúan en lugares específicos y producen distintos efectos según el lugar de actuación. Los neurotransmisores pueden provocar en las células adyacentes provistas de los receptores adecuados diversas reacciones: la contracción, la secreción y la excitación o inhibición.

16 El cerebro coordina a todos los sistemas corporales mediante los receptores y los efectores. Los órganos de los sentidos reciben señales electromagnéticas, químicas, electro-químicas y mecánicas. Estas señales son procesadas por los receptores, encargados de transformar los distintos tipos de energía en impulsos nerviosos. Los efectores son órganos encargados de ejecutar las respuestas a los estímulos ordenador por el SNC. Las respuestas pueden ser: Motoras: por ejemplo, realizar un movimiento sencillo. Secretoras: el efector es una glándula que libera hormonas en el torrente sanguíneo. 3.5 Los receptores y los efectores

17 El sistema nervioso humano está compuesto por dos sistemas: El Sistema Nervioso Central (SNC) controla el funcionamiento del cuerpo. Está compuesto por el cerebro, el cerebelo, el bulbo raquídeo y la medula espinal. Procesa la información del exterior y ordena las respuestas del organismo. El Sistema Nervioso Periférico está formado por los ganglios y los nervios. Transmiten sensaciones y otras informaciones al SNC y demás partes del organismo. 4.1 El sistema nervioso central (SNC)

18 El Sistema Nervioso Periférico se divide en dos sistemas que hallan interrelacionados y cooperan entre sí. Sistema somático: la parte del SN que relaciona el organismo con el medio ambiente externo. Sistema nervioso autónomo (SNA): regula las funciones internas del organismo. Se divide en sistema nervioso simpático y parasimpático.

19 El SNA regula de forma automática e inconsciente las funciones del organismo. Tiene dos subsistemas que realizan acciones opuestas: SN Simpático: estimula las reacciones de lucha o huida. En situaciones de emergencia, el cuerpo debe responder a cambios repentinos del ambiente externo o interno. SN parasimpático: inhibe o reduce la acción de los órganos y es responsable del reposo y mantenimiento del cuerpo. El sistema nervioso autónomo (SNA)

Sistema Nervioso Central Encéfalo Prosencéfalo (Cerebro anterior) 1. Telencéfalo (hemisferios cerebrales) Corteza cerebral Ganglio basales Sistema límbico 2. Diencéfalo Tálamo Hipotálamo 3. Mesencéfalo (cerebro medio) Romboencéfalo (cerebro posterior) 3. Metencéfalo 4. Cerebelo 5.Protuberancia 6. Mielencéfalo (bulbo raquídeo) 7. Médula espinal Áreas del Sistema Nervioso Central

3. División del SISTEMA NERVIOSO Compuesto de la corteza cerebral, los ganglios basales y el sistema límbico (hipocampo y amígdala). 1. TELENCÉFALO Compuesto por el tálamo y el hipotálamo. 2. DIENCÉFALO Controla los movimientos oculares, los músculos esqueléticos y coordina los reflejos visuales y aditivos. 3. CEREBRO MEDIO o MESENCÉFALO Regula la fuerza y disposición del movimiento y el aprendizaje de habilidades motoras. 4. CEREBELO o METENCÉFALO Distribuye información desde los hemisferios cerebrales al cerebelo. 5. PROTUBERANCIA Controla funciones vitales como la digestión, la respiración y la regulación del sistema cardiovascular. 6. BULBO RAQUÍDEO o MIELENCÉFALO Recoge la información somatosensorial que es enviada al cerebro y distribuye las fibras motoras hacia los órganos efectores del cuerpo. Regula la actividad motora. 7. MÉDULA ESPINAL

25 3. Estructura y función del sistema nervioso (SN) B. Los hemisferios cerebrales El cerebro se divide en dos hemisferios. Cada hemisferio controla el lado opuesto del cuerpo. Los hemisferios parecen simétricos pero son anatómicamente diferentes. El izquierdo es el más racional. El derecho es el más emocional. Cada hemisferio se divide en cuatro lóbulos: El lóbulo frontal está asociado con las funciones mentales superiores. El lóbulo temporal recibe sonidos e impulsos olfativos y controla el habla y la memoria. El lóbulo parietal está asociado a las sensaciones corporales. El lóbulo occipital es la zona de procesamiento visual de la corteza.

27 C. Funciones de la corteza cerebral El funcionamiento del cerebro es holista, aunque sigamos manteniendo una división artificial del córtex en cuatro áreas básicas: Corteza somatosensorial: se encuentra en el lóbulo parietal, en el área posterior a la cisura de Rolando. Recibe información de los sentidos corporales. Corteza motora: se encuentra en el lóbulo frontal, en la zona anterior a la cisura central. Participa en la iniciación de los movimientos voluntarios. Corteza auditiva: se encuentra en el lóbulo temporal, donde se procesan las señales enviadas por las neuronas sensoriales al oído. Corteza visual: se encuentra en el lóbulo occipital. En cada zona de la corteza visual se proyectan diferentes áreas de la retina.

El sistema nervioso periférico (SNP) El sistema nervioso periférico (SNP) está formado por grupos neuronales (ganglios y nervios periféricos) que están fuera del SNC (encéfalo y médula espinal) y se prolongan hacia los tejidos y órganos del cuerpo. El SNP se divide en dos componentes: El SN somático proporciona información sensorial sobre el estado muscular y el ambiente externo al SNC, y envía mensajes del cerebro hacia los órganos sensoriales y los músculos esqueléticos. El SN autónomo transporta la información desde y hacia los órganos y glándulas internas del cuerpo y regula las actividades involuntarias, como los cambios del latido cardíaco o la presión sanguínea.

Sistema Nervioso Autónomo Sistema Nervioso Simpático (adrenérgico). Estimula reacciones de huída o lucha. Libera adrenalina (aumenta frecuencia cardíaca, dilata pupilas). Aumenta presión sanguínea y contenido de azúcar en sangre. Aumenta acción de glándulas sudoríparas. Dirige la sangre de los músculos lisos a los músculos del esqueleto. Sistema Nervioso Parasimpático (colinérgico): Libera acetilcolina. Inhibe o reduce la acción de los órganos. Ralentiza el latido cardíaco. Encoge la vejiga. Reduce sudoración.

3. División del SISTEMA NERVIOSO El equilibrio corporal se produce por la actuación conjunta del SNA y del sistema endocrino. El Sistema endocrino está compuesto por glándulas que, bajo la dirección del hipotálamo y la hipófisis, metabolizan el alimento para elaborar y liberar hormonas en la circulación sanguínea, actuando sobre tejidos y órganos específicos. C. El Sistema Endocrino

Hipófisis Glándula Tiroides Glándulas paratiroides PáncreasGlándulas SuprarrenalesOvariosTestículos

33 5. Sistema endocrino El sistema endocrino y el SNA se encargan de la homeostasis o equilibrio corporal. Está formado por diferentes glándulas: Hipófisis: (glándula pituitaria): situada en la base del cerebro, controla el sistema endocrino. Está controlada por el hipotálamo. Segrega varios tipos de hormonas: del crecimiento, luteinizante, y folículoestimulante. Tiroides: situada en la garganta, produce la tiroxina. Controla el ritomometabólico. Paratiroides: produce la hormona paratiroidea. Regula niveles de calcio en sangre y funcionamiento de nervios y músculos. Páncreas: controla el nivel de azúcar en sangre mediante la insulina y el glucagón. Glándulas suprarrenales: aumentan el ritmo del corazón y la presión sanguínea, estimulan la respiración y dilatan vías respiratorias. Ovarios: producen estrógenos y progesterona. Controlan la ovulación, el ciclo menstrual y el embarazo. Testículos: Producen testosterona. Regulan el desarrollo sexual en la pubertad.

34 6. Métodos de exploración cerebral Electroencefalografía (EEG) Tomografía axial computerizada (TAC) Tomografía por emisión de positrones (PET) Imágenes por resonancia magnética (IRM)

Electroencefalograma (EEG): Es una exploración neurofisiológica que se basa en el registro de la actividad bioeléctrica cerebral en condiciones basales de reposo, en vigilia o sueño, y durante diversas activaciones (habitualmente hiperpnea y estimulación luminosa intermitente) mediante un equipo de electroencefalografía La llegada de los sistemas de 256 canales produce un verdadero avance ya que este sistema permite el registro simultáneo de toda la superficie cerebral y de estructuras profundas.

La tomografía axial computarizada (TAC), o tomografía computarizada (TC), también denominada escáner, es una técnica de imagen médica que utiliza radiación X para obtener cortes o secciones de objetos anatómicos con fines diagnósticos. Tomografía axial computada (TAC):

Tomografía por Emisión de Positrones (PET): La Tomografía por Emisión de Positrones es una técnica no invasiva de diagnóstico e investigación “in vivo” por imagen capaz de medir la actividad metabólica del cuerpo humano. Muestra cómo cada área del cerebro consume glucosa.

La imagen por resonancia magnética funcional es un procedimiento clínico y de investigación que permite mostrar en imágenes las regiones cerebrales que ejecutan una tarea determinada. El procedimiento se realiza en el mismo resonador utilizado para los exámenes de diagnóstico, pero con modificaciones especiales del software y del hardware Resonancia Magnética Nuclear Funcional (RMNF):

Es una técnica médica de tomografía que utiliza rayos gamma. Es muy parecida a una radiografía, pero utiliza una cámara sensible a los rayos gamma y no a los rayos X. Como en una radiografía, cada uno de las imágenes que se obtienen es bidimensional, pero pueden combinarse muchas imágenes tomadas desde distintas posiciones alrededor del paciente para obtener una imagen tridimensional. Tomografía computada por emisión de fotón único (SPECT):

Cerebro masculino y femenino REMUJER Los hombres y mujeres no sólo se diferencian por sus características físicas y su función reproductora, sino también en sus capacidades intelectuales. Parece que hay distintos estilos cognitivos asociados al hecho de ser hombre o mujer. DIFERENCIAS

5. EL CEREBRO DEL HOMBRE Y DE LA MUJER Una de ellas es que las hormonas sexuales condicionan la organización del cerebro en una etapa precoz de la vida. Las hormonas sexuales también influyen en la vida adulta y actúan sobre el cerebro modificando nuestros impulsos primarios, nuestro estado emocional y la conducta. En los hombres existe una producción continua de testosterona y sabemos que induce agresividad. En las mujeres en cambio, la progesterona es un modulador de la actividad neuronal. EXPLICACIONES

42 7. Cerebro de hombre y cerebro de mujer Los hombres y las mujeres no solo se diferencian por sus características físicas y psicológicas y por su función reproductora, sino que también difieren en sus capacidades intelectuales. Muchas pruebas sugieren que las mujeres son mejores que los hombres en habilidades como el uso del lenguaje, la fluidez verbal, la velocidad de articulación, la gramática, velocidad perceptiva y cálculo aritmético. Por su parte, los hombres muestran una mejor ejecución en tareas espaciales (resolución de laberintos, ensamblaje de imágenes, rotación mental y destrezas mecánicas). También son mejores en razonamiento matemático, pruebas de habilidades motoras y localización de un camino en un itinerario. Una explicación de las diferencias cognitivas de hombres y mujeres es que las hormonas sexuales condicionan la organización del cerebro en una etapa precoz de la vida.

Las mujeres son mejores que los hombre en: habilidades que requieren el uso del lenguaje, como la fluidez verbal, la velocidad de articulación y la gramática. También superan a los hombres en velocidad perceptiva y cálculo aritmético, recuerdan más detalles singulares de una ruta y son más rápidas en ciertas tareas manuales. DIFERENCIAS

5. EL CEREBRO DEL HOMBRE Y DE LA MUJER Los hombres : muestran una mejor ejecución en tareas espaciales (resolución de laberintos, ensamblaje de imágenes, rotación mental y destrezas mecánicas). También superan a las mujeres en el razonamiento matemático, localización de un camino en un itinerario y en pruebas de habilidades motoras. DIFERENCIAS

8. Patologías cerebrales

46 8. Patologías cerebrales Autismo. Trastorno de Espectro Autista (TEA) Se caracteriza por una alteración del lenguaje y la comunicación, carencia de vínculos afectivos con los padres, rechazo al contacto físico por tener una imaginación limitada. Epilepsia La epilepsia es una grave alteración de la actividad eléctrica cerebral y puede ser hereditaria. La epilepsia se manifiesta por diferentes tipos de ataques. Enfermedad de Alzheimer Se caracteriza por una progresiva pérdida de la memoria, que conduce a una demencia severa y afecta a la capacidad de pensar, hablar o realizar las tareas básicas de aseo personal Enfermedad de Parkinson Es un trastorno neurológico originado por un déficit del neurotransmisor dopamina en el cerebro. Causa dificultades para andar, equilibrio deficiente, temblores, rigidez de los músculos y falta de expresión facial. Hidrocefalia

TRASTORNO DE ESPECTRO AUTISTA (TEA) AUTISMO: Es un trastorno del desarrollo que se manifiesta antes de los 3 años y que persiste durante toda la vida. Se caracteriza por una alteración del lenguaje y la comunicación, carencia de vínculos afectivos con los padres, rechazo al contacto físico e imaginación limitada. Tienen movimientos repetitivos y estereotipados. Viven rodeados de rutinas o rituales y muestran gran resistencia al cambio en su entorno. EPILEPSIA: La crisis epiléptica refleja una actividad anormal y repentina de las neuronas. La epilepsia es una grave alteración de la actividad eléctrica cerebral y puede ser hereditaria. Se manifiesta por diferentes tipos de ataques. En la crisis generalizada se produce la pérdida de conciencia y un intenso espasmo muscular. Las crisis parciales, ataques más suaves, producen una corta pérdida de conciencia, los ojos miran sin expresión y se interrumpe la concentración.

ALZHEIMER: Es un trastorno degenerativo del encéfalo que se vincula con la degeneración de las neuronas que proporcionan acetilcolina al cerebro. Se caracteriza por una progresiva pérdida de la memoria, que conduce a una demencia severa y afecta a la capacidad de pensar, hablar, orientarse o realizar las tareas más básicas de aseo personal. PARKINSON: Esta enfermedad está caracterizada por una pérdida de neuronas originada por un déficit de la dopamina en el cerebro. Los síntomas más característicos son: temblores y rigidez de los músculos, falta de expresión facial, equilibrio deficiente, lentitud en los movimientos y dificultades para andar.

AFASIA: Supone la pérdida del lenguaje verbal en sus aspectos de expresión y/o comprensión como resultado de una lesión cerebral en el hemisferio izquierdo en las zonas de coordinación del lenguaje y que tiene lugar después de que el lenguaje haya sido desarrollado e integrado. El tipo de deficiencia depende del lugar donde esté localizado el daño, pero en ningún caso afecta a la capacidad intelectual. Lesión en el Área de Broca (lóbulo frontal izqdo.): produce afasia motora, afectando a la escritura y a la materialización del habla. Estos pacientes escriben o pronuncian oraciones simples sin complementos. Normalmente, entienden lo que oyen y leen; tienen dificultad para encontrar las palabras adecuadas y no pueden nombrar ni siquiera los objetos de uso diario; saben lo que quieren decir y sufren al advertir que no son capaces de decirlo. Se produce afasia sensorial cuando la lesión afecta al área de Wernicke (área temporal posterior izquierda). En este caso el paciente tiene dificultades para entender lo que dicen los demás y, también en la expresión del lenguaje verbal ya que, al no comprender, la expresión verbal es fluida y abundante aunque carente de sentido.

ESCLEROSIS MÚLTIPLE: La esclerosis múltiple es una enfermedad crónica del sistema nervioso central. Se caracteriza por la pérdida de mielina, sustancia grasa que rodea que rodea los axones de las neuronas y facilita la conducción de impulsos nerviosos producidos en nuestro cerebro. Si se daña o destruye, las neuronas no transmiten las señales con eficacia y muchas funciones orgánicas disminuyen o se pierden. Puede tener como consecuencia una movilidad reducida o invalidez en los casos más severos. Otros efectos son debilidad muscular, mala articulación de las palabras y trastornos de visión, dependiendo de la zona de sistema nervioso donde la mielina se destruye.

ESCLEROSIS MÚLTIPLE:

Di en voz alta los colores correspondientes a cada palabra.