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Unidad 2. Bases fisiológicas de la conducta. (1ª Parte)

2.1. El ser humano, producto de la evolución.

Es un hecho incontestable, comparable a la certeza de que la tierra gira en torno

al sol, que el ser humano, tal y como hoy lo conocemos, es el resultado de la evolución

desde las primeras formas de vida primitivas. A este proceso se le denomina filogénesis

de la especie humana, o lo que es igual, el árbol evolutivo de nuestra especie. Para ser

aún más pesado, este árbol genealógico de la humanidad recibe el nombre de

antropogénesis o proceso de hominización. El ser humano es una pequeña rama del

inmenso árbol de la vida.

Es mérito del naturalista Ch. Darwin (1809-1882) que nos hayamos despertado

del sueño de creer que éramos la especie elegida por Dios desde la creación para

dominar la tierra. Ch. Darwin nos recordó nuestro parentesco con los animales y las

plantas. Según las clasificaciones taxonómicas, los seres humanos pertenecemos al reino

animal, somos del tipo de los cordados, de la clase de los mamíferos, del orden de los

primates, familia de los homínidos, del género homo y la especie sapiens. No solo

descendemos de los monos, somos un mono, un simio que se ha extendido por todos los

lugares de la tierra.

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Sería demasiado largo describir el largo camino desde la primera célula viva

hasta hoy, de modo que sólo vamos a interesarnos por el periodo que comenzó cuando

nuestra línea evolutiva se separó de los simios antropomorfos o póngidos (de los que

provienen los simios actuales) y en la inmensa África otro simio se irguió y empezó a

ser bípedo.

Los que han encontrado sus huellas

le llamaron Australopithecus

(recientemente se ha publicado un

reportaje en Science sobre un individuo

del género y especie ardipithecus

ramidus que demuestra que ya eran

bípedos).

Este acontecimiento ocurrió hace

4,5 millones de años,

aproximadamente. El primer homo

tardaría tiempo en llegar. El homo

ergaster fue el primero que emprendió

una gran migración que le condujo al

continente asiático derivando en el

homo erectus (durante esta primera

gran aventura de los homínidos, estos ya contaban con la ayuda del fuego y en ellos se

detecta un aumento significativo en el índice de encefalización, después estudiaremos

qué significa) y no se detuvieron aquí sino que alcanzaron Europa, bautizados como

homo antecessor. Así lo bautizaron los investigadores de los yacimientos españoles de

Atapuerca (Burgos), que encontraron sus fósiles en la cavidad de “la gran Dolina”. Los

restos de estos homo europeos pertenecen a seis individuos que vivieron en estas tierras

hace 780.000. En una cueva, “la sima de los huesos”, aparecieron una gran cantidad de

restos óseos (de 32 individuos), algunos de ellos como el cráneo nº 5 y una pelvis

completa, de un valor tremendo, pertenecientes a unos descendientes del antecessor y

antecedentes del hombre de neandenthal, el homo heidelbergensis, que vivió hace

350.000 años.

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Todavía quedaba por producirse la segunda gran migración protagonizada por

los miembros de la especie homo ergaster que permanecieron en África durante la

primera. Desde allí colonizaron el planeta hace 300.000 años. Cuando se establecieron

en Europa (45.000 años), se toparon con los neanderthales, que eran más robustos y

bajos que ellos. Este homo ya éramos nosotros, el homo sapiens, que se adueñó de la

tierra cuando el hombre de neanderthal se extinguió misteriosamente hace 35.000 años.

Si has observado el cuadro y no te has perdido con tantas fechas y nombres, habrás

deducido que hace 100.000 años convivieron en la tierra tres especies de homínidos:

erectus, neanderthal y sapiens.

A día de hoy, puedes ver a tu alrededor sin ningún esfuerzo miles, millones de

estos homo sapiens. Sabemos mucho de ellos, de nosotros; y al mismo tiempo no

sabemos nada del misterio que encierran. Para explicarnos su conducta, a veces tan

difícil de predecir hay que acudir a ese órgano tan desconocido aún hoy que es el

cerebro (que forma parte del encéfalo). Su desarrollo va en progresión desde el primer

australopithecus hasta nuestra propia especie. Nuestra capacidad craneal actual es de

aproximadamente 1.350 cc. Algunos mamíferos como la ballena o el elefante tienen una

mayor “cilindrada” y superan varias veces este volumen, lo que no equivale a una

mayor capacidad intelectual. Ni siquiera en proporción a nuestro cuerpo tenemos un

encéfalo (cerebro, cerebelo y bulbo raquídeo) tan grande como otros animales más

pequeños que nosotros como algunos insectos.

El índice de encefalización se refiere a la diferencia entre el supuesto valor

ideal que debería tener el encéfalo de una especie (según unas tablas que tienen en

cuenta la rapidez del crecimiento del encéfalo en cada especie y el volumen en

comparación con el organismo entero) y el valor encontrado en la realidad. En el caso

del homo sapiens, es sorprendente descubrir que nuestro encéfalo está siete puntos

por encima del valor esperado. Hemos superado todas las expectativas en el reino

animal.

En el homo ergaster africano se detecta una encefalización sensiblemente más

alta (850 cc) que la de homínidos como el australopithecus; el desarrollo del encéfalo

puede deberse al uso y manipulación de herramientas, aún rudimentarias. Pero no

podemos dejar de atender a otras causas. La nueva dieta carnívora es una clave muy

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importante para entender el desarrollo inesperado de nuestro encéfalo. El plus de

proteínas que trajo consigo la carne incidió directamente en un órgano que gasta tanta

energía como el encéfalo. Además hubiese sido imposible para los homínidos mantener

dos órganos tan importantes y tan grandes como el aparato digestivo y el encéfalo; la

irrupción de la carne en nuestra especie, en definitiva, parece que influyó en la

reducción del tamaño del aparato digestivo y, al mismo tiempo, en un aumento

considerable de la masa encefálica. Merece destacarse cómo este crecimiento del

cerebro se nota más si cabe en el lóbulo frontal, donde residen las capacidades

intelectuales más peculiares del ser humano: memoria, imaginación, cálculo, asociación

de ideas...etc.

La inteligencia humana se sustenta, por lo tanto, sobre un encéfalo

excepcional entre el resto de los mamíferos.

2.2. Las mariposas del alma. (Las unidades básicas del SNC: las neuronas)

Pero el encéfalo sólo es una parte del Sistema Nervioso Central (SNC), que a

su vez pertenece al sistema nervioso general de nuestro organismo.

Si tratamos de comprender la conducta humana observable y los fenómenos

mentales ocultos es condición indispensable que conozcamos a fondo nuestro Sistema

Nervioso (a partir de ahora SN). Sin él, sería imposible un comportamiento tan

sofisticado como el de nuestra especie.

El núcleo y la base de nuestro sistema nervioso son las que bautizó D.

Santiago Ramón y Cajal como “las mariposas del alma”: las neuronas. Son unas

células peculiares que se encargan de enviar, procesar y recibir información desde y

hacia otras neuronas a través de las conexiones sinápticas. Se calcula que podría haber

cerca de cien mil millones de neuronas sólo en nuestro cerebro. Las neuronas, aunque

tienen una membrana que rodea el núcleo y el citoplasma como el resto de células, sin

embargo, tienen grandes diferencias morfológicas respecto a otras células. Cada

neurona tiene una forma peculiar, aunque suelen ser redondas o piramidales,

mayoritariamente.

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Todas las neuronas se componen básicamente de tres partes:

- el cuerpo neuronal o soma, donde se encuentra el núcleo.

- una prolongación larga y poco ramificada llamada axón (también

llamado cilindroeje).

- prolongaciones muy ramificadas alrededor del soma llamadas dendritas.

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En resumen, se puede decir que las dendritas actúan como antenas que

reciben los contactos de otras células. En el soma se lleva a cabo la integración de toda

la información obtenida en las dendritas. Finalmente, el axón transmite a otras células el

mensaje resultante de la integración. Cada neurona puede tener de 1.000 a 10.000

terminaciones nerviosas.

Este proceso de intercambio de información es la clave de todos los misterios

del SN humano y se produce gracias a la sinapsis: la unión o conexión no física entre

dos neuronas. El proceso ocurre de la siguiente manera: desde el soma se desencadena

un impulso neuroeléctrico (la velocidad de conducción del impulso suele ser elevada,

hasta alcanzar los 100 metros por segundo) provocado por un potencial de acción (por

efecto de la irrupción de iones de sodio dentro de la membrana) que se distribuye por el

axón y cuando llega a la terminación del axón de la primera neurona (presináptica)

provoca la segregación desde unas bolsas o vesículas de unas moléculas químicas

llamadas neurotransmisores que son captados por ciertos receptores situados en la

terminación de la dendrita de la segunda neurona (postsináptica) y su función es excitar

o inhibir la actuación de la segunda neurona. Hoy en día se conocen cerca de 100

neurotransmisores desde que a comienzos del S.XX se aislase e identificase el primero

de ellos (la acetilcolina), algunos de los más conocidos son la serotonina, la

noradrenalina, la dopamina o la norepinefrina. Los fármacos y las drogas inhiben o

activan su liberación o recepción. Por ejemplo, la cocaína actúa liberando dopamina, lo

que aumenta engañosamente la activación del organismo. (Vid. Dossier sobre drogas y

neurotransmisores).

Por lo tanto, este proceso sináptico es de naturaleza eléctrica (Nuestro cerebro

es una “pila” de veinte vatios), favorecido por las vainas de mielina que recubren las

terminaciones de las neuronas, y de naturaleza química (por los neurotransmisores

químicos).

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Según la función que llevan a cabo, las neuronas se pueden dividir en:

a) Sensitivas o aferentes, cuando trasladan únicamente los impulsos en

dirección al cerebro o a la médula espinal.

b) Motoras o eferentes, cuando realizan la función contraria, es decir,

transmitir impulsos desde el cerebro o la médula hasta los músculos y glándulas.

c) Interneuronas, si su misión es realizar funciones de enlace entre las

sensitivas y las motoras.

Seguramente nada de lo que hemos propuesto sobre las neuronas lo

conoceríamos si el histólogo español Santiago Ramón y Cajal, no hubiese averiguado

la estructura y el funcionamiento básico de las neuronas, a finales del s. XIX y

comienzos del s. XX.

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Después de ver el documental “Las mariposas del alma” sobre la vida y la obra científica de Ramón y Cajal, debes contestar a las siguientes preguntas:

- ¿Qué premios científicos recibió Ramón y Cajal?

- ¿Cuáles son las principales aportaciones de Ramón y Cajal a la neurociencia contemporánea?

- Aparte de la neurología ¿qué otras actividades artísticas le interesaron a Ramón y Cajal?

- ¿Con quién compartió el premio más importante que le dieron en su carrera científica?

- ¿Gracias a qué método se conocieron mejor las neuronas?

Ramón y Cajal mirando a través de su microscopio

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Unidad 2. Bases fisiológicas de la conducta. (2ª Parte)

Las neuronas son las unidades básicas del

Sistema nervioso humano como hemos comprobado en la

primera parte del tema. El SN se suele dividir en SN

Central y SN Periférico. El segundo es el conjunto de

nervios y ganglios que comunican el SNC con las

terminaciones nerviosas a través de las cuales recibimos

los estímulos externos e internos y emitimos las

respuestas correspondientes a través de nuestros músculos

y glándulas, lo que nos permite sentir la presión, la

temperatura y el resto de funciones sensitivas y ejecutar

una gran variedad de movimientos. Se denomina también

sistema autónomo por su actividad independiente, en

ocasiones, respecto al SNC y vegetativo porque regula

como si fuese un piloto automático las funciones vitales básicas, manteniendo el

equilibrio en nuestro organismo. Según el papel que lleve a cabo, el sistema periférico

se divide a su vez en sistema simpático y parasimpático, que son antagónicos entre sí,

por ejemplo, el sistema parasimpático hace que se contraigan los músculos branquiales

mientras que el simpático hace que se relajen, lo mismo sucede con otras funciones

suyas como la secreción ácida del estómago, la frecuencia cardiaca y respiratoria o la

contracción y dilatación de las pupilas.

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El SNC realiza las más altas funciones y ejecuta tres acciones esenciales, que

son:

- la detección de estímulos

- la transmisión de informaciones y

- la coordinación general.

El SNC comprende el Encéfalo y la médula espinal. El encéfalo es la masa

nerviosa contenida dentro del cráneo. Está envuelta por las meninges, que son tres

membranas llamadas: duramadre, piamadre y aracnoides. El encéfalo consta de tres

partes más voluminosas: cerebro, cerebelo y bulbo raquídeo.

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Actividad 3

No conviene subestimar la importancia del SNP, puesto que es nuestro intermediario con el mundo

circundante, con aquello que nos estimula positivamente y, también, con aquello que nos amenaza

como demuestra la noticia que ahora os propongo: “Un niño faquir conduce al descubrimiento del

gen del dolor”. Todos envidiamos a los faquires, pero, después de haber leído la noticia. ¿Sigues

pensando lo mismo? ¿Es una ventaja no sentir el dolor?

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El cerebro es la parte más importante del encéfalo, tiene una apariencia

grisácea por la sustancia gris que la recubre exteriormente. Su superficie no es lisa, sino

que tienes unas arrugas llamadas circunvoluciones; y unos surcos denominados cisuras,

las más notables son llamadas las cisuras de Silvio (lateral) y de Rolando (central). Si el

cerebro no estuviese arrugado de esta manera no podría caber en el cráneo, de hecho, si

lo extendiésemos ocuparía 30 veces el espacio que actualmente ocupa. La suma de la

superficie extendida del cerebro puede llegar a ocupar un metro cuadrado. En

comparación la superficie cortical de un chimpancé sólo sería de un folio, y la de una

rata, la de un sello de correos. El cerebro pesa unos 1.200gr de promedio. Sólo

representa un 2% del volumen de nuestro cuerpo, sin embargo, gasta el 20% de la

energía que empleamos en sostener nuestro organismo.

Está dividido por una hendidura en dos partes, llamadas hemisferios

cerebrales. En los hemisferios se distinguen 4 grandes zonas denominadas lóbulos, que

llevan el nombre del hueso con el que se encuentran en contacto (frontal, parietal,

temporal y occipital). Dentro de sus principales funciones están las de controlar y

regular el funcionamiento de los demás centros nerviosos; también en él se reciben las

sensaciones y se elaboran las respuestas conscientes a dichas situaciones. Es el órgano

de las facultades intelectuales: atención, memoria, inteligencia…etc. Estas funciones se

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realizan en la parte más superficial del cerebro, la corteza cerebral, una capa

gelatinosa de unos dos milímetros de grosor y donde se encuentran la mayor

concentración de neuronas complejas.

Aunque el cerebro actúe como un sistema coordinado, cada hemisferio, que

parece en apariencia simétrico al otro, realiza unas funciones diferentes, lo que tiene

como consecuencia que uno sea más dominante que otro; este fenómeno se llama

lateralización del cerebro. Por ejemplo, el hemisferio izquierdo se encarga de las

habilidades que tienen que ver con el lenguaje, mientras que el derecho se ocupa de

otras funciones espaciales y perceptivas que tienen que ver con las facultades artísticas.

Otro fenómeno curioso del funcionamiento del cerebro es que cada uno de los

hemisferios controla las funciones de la parte contraria del cuerpo: las funciones

sensoriales y motoras del lado izquierdo del cuerpo las controla el hemisferio derecho,

el contrario; y a la inversa con el hemisferio izquierdo. El cuerpo calloso es un conjunto

de fibras nerviosas (que cruzan transversalmente el cerebro) que comunican ambos

hemisferios con el fin de que ambos estén coordinados.

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Actividad 4

Un cerebro ¿o dos?

Uno de los trabajos más interesantes que se han realizado sobre los dos hemisferios lo llevó a cabo Roger Sperry, trabajando con personas que habían sufrido una operación quirúrgica para controlar la epilepsia. Parece que, en algunos casos, la epilepsia no tratable puede ser casi eliminada si se secciona el cuerpo calloso. En cierto sentido, estas personas realmente tenían dos cerebros (o dos cortezas cerebrales para ser más exactos).

Sperry encontró que si ponía un objeto en la mano derecha de una de estas personas sometidas a la citada intervención podía decir después de tocarlo de qué objeto se trataba. Pero si lo ponía, en cambio, en la mano izquierda el sujeto no podía expresar qué objeto era. La explicación es sencilla: la sensación al tacto de un objeto en la mano derecha se trasmite hasta la corteza somatosensorial del hemisferio izquierdo, y como en este hemisferio se encuentra en el 97% de la población las áreas relativas al lenguaje (necesarias para producir y entender el lenguaje), la persona podía decir lo que era puesto que la información no debía trasmitirse de un hemisferio a otro. La sensación de un objeto en la mano izquierda, sin embargo, se dirige al hemisferio derecho, y desde allí, debido a la sección del cuerpo calloso, no puede trasmitirse al otro hemisferio para que esa persona exprese a través del lenguaje qué es ese objeto.

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En cada zona del cerebro se desarrolla una función específica (como se puede

comprobar en el dibujo de la página siguiente) lo que no impide que el cerebro, que

tiene una extraordinaria plasticidad, se adapte a ciertos déficit o carencias provocadas

por accidentes, lesiones o enfermedades.

Es muy llamativo, en lo que concierne a nuestra especie, el hiperdesarrollo

del lóbulo frontal en cuya corteza no sólo residen las funciones intelectuales que nos

distinguen de los demás animales, sino, también, la ejecución de todos los movimientos

de nuestro cuerpo.

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Un antropólogo en Marte de Oliver Sacks

El primer capítulo de este maravilloso libro demuestra la función específica de cada zona de nuestra corteza cerebral. Lee el caso paradójico del pintor ciego al color (1er cap.) Después lo comentaremos.

El homúnculo de Penfield

El término homúnculo se usa comúnmente para describir una figura humana distorsionada dibujada para reflejar el espacio sensorial y motor relativo que nuestras partes corporales representan en la corteza cerebral. El Dr. Wilder Penfield usaba esta imagen para representar el cuerpo según la superficie del córtex motor que las controlaba en los movimientos voluntarios. El homúnculo motor es un mapa de la asociación proporcional del córtex con los miembros del cuerpo.

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El homúnculo motor

En el interior del cerebro, en su cara interna, hay otros órganos de gran

importancia para asegurar el buen funcionamiento de nuestro organismo. El llamado

diencéfalo incluye el tálamo, que es el centro de operaciones a través del cual pasa

toda la información que viene de nuestros sentidos de camino a la corteza cerebral

somatosensorial y la información que proviene de la corteza motora hacia nuestros

músculos o glándulas, y, también, el hipotálamo que es un diminuto órgano que

controla el sistema endocrino humano en colaboración con la hipófisis (glándula

pituitaria) que segrega las hormonas que van a parar a la circulación sanguínea que las

conduce al resto del cuerpo. Por otro lado, el sistema límbico es un conjunto de

funciones que realizan algunos de los órganos ya citados y además el hipocampo; este

sistema está vinculado a facultades imprescindibles como la memoria a largo plazo, la

emoción y la sensación de placer o el instinto.

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El cerebelo esta situado detrás del cerebro y es más pequeño (120 gr.); tiene

forma de una mariposa con las alas extendidas. Consta de tres partes: Dos hemisferios

cerebelosos y el cuerpo vermiforme. Por fuera tiene sustancia gris y en el interior

sustancia blanca, esta presenta una forma arborescente por lo que se llama el árbol de la

vida. Coordina los movimientos de los músculos al caminar y realiza otras actividades

motoras complejas que ejecutamos de memoria gracias al cerebelo.

El bulbo raquídeo es la continuación de la médula que se hace más gruesa al

entrar en el cráneo. Regula el funcionamiento del corazón y de los músculos

respiratorios, además de los movimientos de la masticación, la tos, el estornudo, el

vómito...etc. Por eso una lesión en el bulbo produce la muerte instantánea por paro

cardiorrespiratorio irreversible.

La médula espinal es un cordón nervioso, blanco y cilíndrico de 45 cm de

longitud encerrado dentro de la columna vertebral. Su función más importante es

conducir, mediante los nervios de que está formada, la corriente nerviosa que conduce

las sensaciones hasta el cerebro y los impulsos nerviosos que llevan las respuestas del

cerebro a los músculos y las glándulas. Y lo hace a través de un conjunto de nervios.

Los nervios son cordones delgados de sustancia nerviosa que se ramifican por todos los

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órganos del cuerpo. Unos salen del encéfalo y se llaman nervios craneales. Otros salen

a lo largo de la médula espinal: son los nervios raquídeos.

Actualmente conocemos muy bien el SNC y, en particular, el encéfalo gracias a

las técnicas no invasivas, que, desde finales del S. XX, nos permiten explorar estos

órganos de una manera extraordinariamente precisa para sí diagnosticar lesiones y

enfermedades neurológicas. A continuación, vamos a repasar algunas de las más

utilizadas desde el punto de vista clínico.

- La punción lumbar para analizar la médula espinal: permite identificar el

origen infeccioso de muchas enfermedades neurológicas.

- La electroencefalografía: mide los potenciales eléctricos. Sirve para

diagnosticar epilepsia, tumores…etc.

- La angiografía: es una imagen de los vasos sanguíneos obtenida gracias a los

rayos X.

- El escáner o TAC (Tomografía Axial Computerizada): es la reconstrucción por

ordenador de una imagen en tres dimensiones obtenida a

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partir de muchas radiografías hechas desde ángulos diferentes. El resultado es

una especie de corte de la zona que se quiere explorar. Se puede aplicar a

órganos muy diversos y sirve para diagnosticar tumores, lesiones y fracturas

diversas, perfeccionando así la capacidad de localización de las patologías. Se

inventó en 1979.

- TEP o PET (Tomografía por Emisión de Positrones): proporciona imágenes del

funcionamiento del cerebro gracias a los positrones que

emite un radioisótopo introducido en el flujo sanguíneo.

En neurociencia se utiliza para estudiar el metabolismo

cerebral. Se aplica en clínica desde 1990.

- La resonancia magnética nuclear (RMN o MRI): registra las radiofrecuencias

emitidas por los átomos (de hidrógeno, normalmente) de

los distintos órganos y tejidos blandos (compuestos en

gran parte de agua y de hidrógeno por tanto) que son

sometidos a campos magnéticos muy intensos. Con esta

prueba se obtienen imágenes muy nítidas y precisas de los tejidos. Se utiliza

para el diagnóstico en el cerebelo, tronco cerebral y médula espinal, aunque su

empleo se ha extendido a todo el cuerpo humano. Se aplica en clínica desde

finales de los años 80. Esta técnica, junto con la TEP, suponen un importante

avance en el estudio del SN

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¿Cómo se realiza una Resonancia Magnética?

Un juego te permite comprobar de manera virtual cómo se lleva a cabo esta prueba.

http://nobelprize.org/educational_games/medicine/mri/index.html