Fisiología

MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN EN PSICOLOGÍA FISIOLÓGICA

¿Cómo se realizan los métodos y estrategias de investigación?

Ablación experimental

Producción de lesiones debajo del cráneo: se anestesia al animal, se corta cuero cabelludo , se extrae parte cráneo, se corta duramadre, se aspira el tejido cerebral utilizando un dispositivo de succión (pipeta de vidrio con bomba de vacío).

Lesiones de regiones subcorticales (debajo corteza): se pasa corriente eléctrica a través de un electrodo de acero inoxidable cubierto de barniz aislante, se guía al electrodo mediante método estereotáxico, se conecta aparato de producir lesiones que produce corrientes de radiofrecuencias (frecuencia muy elevada), produce alta temperatura que destruye células cercanas.

Inconveniente: destruye todo lo que se encuentra en la vecindad de la punta del electrodo, incluyendo somas y axones.

Lesiones excitotóxicas: se inyecta a través de una cánula un aminoácido excitatorio (ácido caínico), la sustancia destruye los somas pero respeta los axones

6-hidroxidopamina (6-HD): se inyecta directamente en regiones determinadas, es captada por los transportadores de moléculas de los axones y los botones terminales de las neuronas dopaminérgicas y noradrenérgicas, la sustancia intoxica y destruye las neuronas

Lesiones falsas: se anestesia a cada animal, se le coloca en aparato estereotáxico, se le abre el cuero cabelludo, se le trepana el cráneo, se inserta electrodo o canaula, pero NO se activa el dispositivo de lesión

Lesión temporal o reversible:

Se inyecta anestésico local o muscimol, bloquea los potenciales de acción en los axones que entran o salen de esa región

Muscimol: fármaco que estimula los receptores GABA, inactiva región encéfalo inhibiendo a las neuronas allí localizadas

GABA: principal neurotransmisor inhibitorio en el encéfalo

Enfriamiento del tejido nervioso, se implanta quirúrgicamente instrumento (criodo) entre el cráneo y el encéfalo, se hace circular un líquido frío a través de los tubos de acero inoxidable

Cirugía estereotáxica: localizar estructura neural en una de las páginas de un atlas estereotáxico, determinar coordenadas respecto a bregma, se anestesia al animal, se le coloca en el aparato estereotáxico, se hace incisión en el cuero cabelludo, se localiza bregma ,se marcan los números apropiados en el aparato, se taladra el cráneo, se introduce el dispositivo en el encéfalo hasta las coordenadas correctas, se practica la lesión con la cánula o electrodo, se cose la herida, se retira al animal del aparato, se deja que se recupere de la anestesia.

Cada página del atlas estereotáxico está identificada conforme a la distancia de la sección anterior o posterior respecto a bregma. La cuadricula de cada página indica las coordenadas de las estructuras cerebrales en el plano ventral a la parte superior del cráneo y lateral a la línea media

Aparato estereotáxico incluye soporte para la cabeza, que mantiene el cráneo del animal en la ubicación adecuada; soporte para el electrodo; mecanismo de graduación por el que se mueve éste ultimo soporte en distancias ponderadas a lo largo de los tres ejes espaciales: anterior-posterior, dorsal-ventral y lateral-medial.

Métodos histológicos: se sacrifica al animal mediante sobredosis de un anestésico general, se perfunde el tejido (se abren los vasos sanguíneos y se sustituye la sangre por solución salina), se extrae el encéfalo del cráneo, se coloca en un recipiente que contiene el fijador ,se secciona en delgadas láminas con un micrótomo, se montan sobre protaobjetos de vidrio, se tiñen sumergiendo el portaobjetos en diversas soluciones químicas (azul de metileno o violeta de cresilo), se cubre con un líquido trasparente (medio de preparación), se coloca un cubreobjetos sobre ellas, se examina con el microscopio electrónico

Microscopio electrónico: se pasa un haz de electrones de un lado a otro del tejido a examinar, una sombre del mismo se proyecta sobre una placa fotográfica, la cual queda revelada por los electrones.

Microscopio electrónico de barrido: examina el tejido mediante un haz móvil de electrones, la información recibida por la reflexión del haz se utiliza para producir una imagen tridimensional muy detallada.

Marcado de axones eferentes (anterógrado): se inyecta una pequeña cantidad de lecitina PHA-L utilizando un aparato estereotáxico, las moléculas de PHA-L son captadas por las dendritas y transportadas a través del soma al axón, viajando mediante transporte axoplasmático rápido hasta los botones terminales, las células están llenas de PHA-L en su totalidad, se sacrifica al animal, se secciona el encéfalo, se acoplan las secciones en portaobjetos, se aplica el método inmunocitoquímico con el cual se sumerge las secciones frescas de tejido en una solución que contiene moléculas de anticuerpo/colorante, estos se unen a su antígeno, se examina al microscopio bajo una determinada longitud de onda y pueden verse las secciones que contienen el antígeno.

Sistema inmunitario: cuando los antígenos (proteínas o péptidos) presentes en la superficie del microorganismo invasor entran en contacto con los anticuerpos (proteínas) que los reconocen, estos desencadenan el ataque de los leucocitos sobre el invasor.

Marcado de axones aferentes (retrogrado): se inyecta una pequeña cantidad de oro fluorado àes absorbido por los botones terminales y transportada a los somas mediante trasporte axoplasmático retrogrado, se sacrifica al animal, se secciona encéfalo, se examina el tejido bajo una luz de la longitud de onda adecuada, las moléculas de oro fluorado emiten fluorescencia bajo esta luz

Marcado transneuronal: se inyecta virus de la seudorrabia directamente en una región cerebral, es captado por las neuronas del lugar y las infecta, se extiende a través de las neuronas infectadas, es liberado, contagiando la infección a las neuronas con las que establece conexiones sinápticas, algunas neuronas son destruidas y otras sobreviven (cuanto más tiempo tras inyectar el virus, más neuronas infectadas), se sacrifica al animal, se secciona encéfalo, se aplican métodos inmunocitoquímicos para localizar proteína producida por el virus.

Tomografía axial computarizada (TAC): se coloca la cabeza del paciente en un amplio cilindro con forma ovalada que contiene un aparato de rayos X y un detector de rayos X, el haz de rayos X pasa a través de la cabeza del paciente, el detector mide la cantidad de radioactividad que se transmite, este haz explora la cabeza desde todos los ángulos, un ordenador convierte los valores que recibe del detector en imágenes del cráneo y su contenido, solo pueden obtenerse imágenes en plano horizontal.

Resonancia magnética (RM): se coloca el cuerpo de un sujeto en un intenso campo magnético ,los núcleos de algunos átomos de moléculas del organismo rotan siguiendo una determinada alineación, se hace pasar una onda de radiofrecuencia a través del cuerpo, los núcleos emiten ondas de radio, el equipo de RM se ajusta para detectar la radiación procedente de los átomos de hidrogeno porque diferentes moléculas emiten energía a diferentes frecuencias, el equipo utiliza la información para elaborar imágenes de secciones del encéfalo, pueden obtenerse imágenes en plano horizontal, sagital o frontal

· Registro y estimulación de la actividad neural

Microelectrodo de vidrio: se calienta la zona media de un tubo capilar de vidrio, se estiran con fuerza sus extremos con la ayuda de un tirador de microelectrodos, el tubo se va haciendo cada vez más delgado hasta que se quiebra obteniéndose dos microelectrodos, estos se rellenan de un líquido conductor como solución de cloruro de potasio

Microelectrodos de cables: juego de cables muy finos unidos en un manojo, se aíslan con un barniz quedándose las puntas sin cubrir

Ventajas

Los cables son flexibles para poder seguir los movimientos de la cabeza del animal, reduciéndose la posibilidad de dañar las neuronas.

Se puede registrar la actividad de varias neuronas individuales de una región concreta del encéfalo.

Registro con microelectrodos: se implantan los electrodos en el encéfalo de los animales mediante cirugía estereotáxica, se conectan a unos zócalos de conexión eléctrica en miniatura, se fijan al cráneo con un cemento dental, recuperación del animal, se conecta al sistema de registro, se amplifican las señales detectadas por los microelectrodos, estas señales se pueden ver en un osciloscopio y almacenarse en un ordenador para analizarlas.

Registro con macroelectrodos: se coloca en el sujeto discos de metal pegados al cuero cabelludo con una pasta especial que conduce la electricidad, los amplificadores biológicos envían señal eléctrica a las manecillas de grandes voltímetros del polígrafo, las cuales se mueven hacia arriba y abajo, estas manecillas escriben sobre una larga tira de papel (electroencefalograma EEG), la cual avanza mediante un mecanismo que contiene el polígrafo

Magnetoencefalografía: se realiza mediante neuromagnetometros, contienen una matriz de varios SQUIDs, el ordenador examina su emisión y calcula el origen de señales determinadas en el encéfalo

SQUIDs: detectan campos magnéticos sumamente pequeños, los campos magnéticos son producidos cuando una corriente eléctrica fluye a través de un conductor: cuando los potenciales de acción se transmiten a lo largo de los axones //o cuando los potenciales postsinápticos se transmiten por las dendritas // o se propagan de un lado a otro de la membrana somática de una neurona

Registro de la actividad metabólica y sináptica del cerebro:

Si la actividad neural de una región aumenta, el índice metabólico también lo hace, como consecuencia del mayor funcionamiento de las bombas iónicas de la membrana de las células

2-desoxiglucosa y autorradiografía: se inyecta 2-desoxiglucosa (2-DG) radiactiva en el torrente circulatorio, es transportada al interior de las células porque es similar a la glucosa (principal fuente de energía), las células más activas, consumen más glucosa y por tanto alcanzan mayor concentración de 2-DG radioactiva que no se metaboliza, se sacrifica al animal, se prepara autorradiografía, se monta una sección del encéfalo sobre un portaobjetos, se lleva a una habitación oscura, se cubre con una emulsión fotográfica, varias semanas después se revela la sección exactamente igual que una película fotográfica, en la emulsión revelada se ponen de manifiesto las moléculas de 2-DG radioactiva como puntos de gránulos plateados, las zonas más activas del encéfalo contienen el mayor grado de radioactividad

Método Fos: se estimulan determinadas neuronas, activan genes de expresión temprana, se producen proteínas especificas (como proteína Fos), se unen a los cromosomas del núcleo, indican que las neuronas se acaban de activar, se extrae el encéfalo y se secciona, se tiñe la proteína Fos, cuanto más proteína nuclear Fos, mayor activación neural

Tomografía por emisión de positrones (TEP): se inyecta 2-DG, se coloca la cabeza del paciente en un aparato similar al de un TAC, el equipo TEP detecta las partículas subatómicas (positrones) emitidas por las moléculas de 2-DG en descomposición, el ordenador determina cuales son las regiones del encéfalo que han absorbido la sustancia radioactiva, crea una imagen de una sección del encéfalo, mostrando el nivel de actividad de las diferentes regiones

Inconveniente: coste de funcionamiento: las sustancias radioactivas tienen una vida media muy corta y por lo tanto se necesitan un ciclotrón (acelerador de partículas atómicas) para producirlas en el lugar donde van a ser utilizado

Resonancia magnética funcional (RMf): mide el metabolismo regional detectando los niveles de oxígeno en los vasos sanguíneos del encéfalo

Ventajas: consigue imágenes con gran rapidez// tiene mayor resolución que las de TEP//dejan ver una información más detallada sobre la actividad de regiones específicas

Medida de las secreciones cerebrales

Microdiálisis: se utiliza cirugía estereotáxica de forma que la punta de la sonda se sitúe en la región en la cual se está interesado, se bombea una pequeña cantidad de diálisis a través de uno de los pequeños tubos de metal, el líquido circula por el tubo de diálisis, pasa al segundo tubo de diálisis de donde se recoge para analizarla, arrastrando moléculas del líquido extracelular del encéfalo, empujadas a través de la membrana por la fuerza de difusión, se analiza el contenido del líquido mediante un método analítico muy sensible, detecta neurotransmisores liberados por los botones terminales y dispersados desde el espacio sináptico al resto del líquido extracelular

Estimulación de la actividad neural

Estimulación química: se coloca cánula de metal (cánula guía) en el encéfalo, se fija con cemento, se coloca cánula más fina dentro de la cánula guía, se inyecta sustancia (el animal tiene libertad de movimiento)

- Inconveniente: es más compleja que la eléctrica

- Ventaja: activa los somas pero no los axones Microiontoforesis: se rellena la micropipeta múltiple con un neurotransmisor, neuromodulador, hormona o fármaco àel pH se ajusta de forma que las sustancias se ionicenàse hace pasar corriente eléctrica a través de una de las micropipetasàse descargan algunas moléculas de la sustanciaàel microelectrodo de registro detecta la actividad neural de la célula que está siendo expuesta a una de las sustancia que contienen las micropipetas

Iontoforesis: transporte de iones

Estimulación magnética transcraneal (EMT): se coloca la bobina de estimulación con forma de 8 sobre el cráneo, se sitúa el punto medio del 8 justo encima de la región que se quiere estimular, los pulsos de actividad eléctrica envían campos magnéticos que activan las neuronas corticales

· Métodos neuroquímicos

Hibridación in situ:

Sintetizar proteína, la información necesaria se copia de un cromosoma a un segmento de ARN mensajero : sale del núcleo, se desplaza hasta los ribosomas Y síntesis de proteínas

Proteína: está codificada en términos de una secuencia específica de bases de nucleótidos que componen el ARN mensajero

Si se conoce código

Se sintetiza un segmento de ARN radioactivo, que contiene una secuencia de nucleótidos complementarios de la secuencia del ARN mensajero, Tejido cerebral se expone al ADN radioactivo, se adhiere a moléculas de ARN mensajero, uso de autorradiografía para localizar ARN mensajero y por tanto la de las células que producen la proteína cuya síntesis única el ARN.

Localización de receptores específicos:

1. Se exponen secciones de tejido cerebral a una solución que contiene un ligando radioactivo para un receptor especifico, se enjuagan las secciones para que la única radioactividad sea la del ligando, se utilizan métodos autorrafiográficos para localizar ligando

2. Método inmunocitoquímico

BIBLIOGRAFÍA DE NUESTRAS FUENTES

Los conocimientos que aquí plasmamos están inspirados y basados en ambos códices.

ARTÍCULO RESUMEN

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En este artículo extraído de una web podréis leer a modo de resumen más información sobre este tema.

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