Niveles de Estudio en las Neurociencias

Unidad de Apoyo para el Aprendizaje

Iniciar

Introducción


¿Alguna vez te has preguntado por qué sientes dolor, amor u odio? O quizás ¿cómo recordamos o aprendemos? Para comprender cómo funciona el cerebro, en 1969 un grupo de científicos creó la Society for Neuroscience, cuyo objetivo era formar un campo de trabajo en el cual varias disciplinas pudieran colaborar para comprender cómo la unidad de la mente emerge de la compleja biología entrelazada de genes, proteínas, neuronas y circuitos.

La investigación en neurociencias se centra en el desarrollo del sistema nervioso, su estructura y función, y aunque el estudio del cerebro es tan antiguo como la ciencia misma, desde el siglo pasado los avances han sido más rápidos y significativos, por lo que los neurocientíficos han delimitado la complejidad del problema en secciones pequeñas, definidas como niveles de análisis, para realizar análisis experimentales sistemáticos que ayuden a comprender cómo funciona el cerebro a nivel molecular, celular, sistémico, conductual y cognitivo.

¿Sabes cuáles son los niveles de análisis en las neurociencias y qué estudian? Acompáñanos en esta unidad y descubre las respuestas a estas preguntas.


Descripción de los niveles de análisis en neurociencias

Niveles de análisis en neurociencias

Identificar el objeto de estudio de las neurociencias, a partir de las características de los niveles de análisis molecular, celular, sistémico, conductual y cognitivo, para diferenciar sus aplicaciones.

¿Qué es la neurociencia?


A lo largo de la década de 1960, investigadores en anatomía, bioquímica, neurología, fisiología y farmacología utilizaron nuevas técnicas y métodos para plantear preguntas más ambiciosas sobre el cerebro y el comportamiento. Ellos mapearon vías y sistemas neuronales, identificaron y caracterizaron los neurotransmisores y estudiaron fenómenos como la memoria, el movimiento, el dolor y la visión en una variedad de organismos.

Al profundizar en la comprensión de los mecanismos y las interacciones fisicoquímicas que vinculaban la biología con el comportamiento, los nuevos métodos y proyectos cooperativos abrieron la posibilidad de abordar cuestiones fundamentales sobre la relación mente-cerebro, a través de nuevas colaboraciones interdisciplinarias, tales como la neurociencia.

Personas recibiendo atención medica

Gerd, A. (2018). Cerebro [ilustración]. Tomada de https://pixabay.com/es/cerebro-encienda-educaci%C3%B3n-lectura-3141247/

La neurociencia, como campo de estudio, abarca múltiples disciplinas tradicionales que investigan la estructura, función, bioquímica y patología del sistema nervioso, y cómo sus diferentes elementos interactúan para dar lugar a las bases biológicas de la conducta.

Para estudiar la neurociencia como disciplina se requiere de diferentes niveles de análisis, los cuales están ordenados de manera ascendente según su complejidad en:

  • Molecular
  • Celular
  • Sistémico
  • Conductual
  • Cognitivo
    •

Neurociencia molecular


El estudio del cerebro en el nivel más elemental se llama neurociencia molecular; se considera la pieza más compleja de materia en el universo.

La materia cerebral contiene una gran variedad de moléculas, muchas de las cuales son exclusivas del sistema nervioso y desempeñan un papel crucial en la función cerebral: son mensajeros que permiten que las neuronas se comuniquen entre sí, centinelas que controlan qué materiales pueden entrar o salir de las neuronas, conductores que orquestan el crecimiento neuronal o archivistas de experiencias pasadas.

En este nivel, la neurociencia hace uso de los conceptos de la biología molecular aplicados al sistema nervioso, por lo que se consideran temas de interés la neuroanatomía molecular, los mecanismos de señalización molecular en el sistema nervioso, los efectos de la genética en el desarrollo neuronal, las bases moleculares de la neuroplasticidad y de las enfermedades neurodegenerativas, entre muchos otros.

Por otra parte, la neurociencia molecular se divide en tres niveles:

La comunicación entre neuronas normalmente ocurre por medio de transiciones químicas a través de los espacios entre las células (sinapsis).

Personas recibiendo atención medica

Behrens, C. (2017). Células nerviosas [ilustración]. Tomada de https://pixabay.com/es/c%C3%A9lula-del-nervio-neurona-cerebro-2213009/

Los químicos transmitidos, conocidos como neurotransmisores, regulan una fracción significativa de las funciones vitales del cuerpo. Es posible localizarlos anatómicamente por medio de técnicas de marcaje.

Transmisión de neurotransmisores en sinapsis

Neurotransmisores


Por ejemplo: con métodos como la inmunohistoquímica es posible identificar químicamente ciertos neurotransmisores como las catecolaminas (dopamina) que son especialmente importante para la función motora del organismo.

Se ubican genes de la enfermedad de Huntington (movimiento), la distrofia muscular de Duchenne y la elucidación sobre los sustratos biológicos del Alzheimer (demencia).

Cadenas de ADN

Socha, A. (2016). ADN [ilustración]. Tomada de https://pixabay.com/es/adn-cadena-la-biolog%C3%ADa-3d-1811955/


De este modo comprendemos que las funciones cerebrales pueden ser influidas a nivel molecular por alteraciones y cambios en la expresión genética, sin alterar la secuencia de DNA en el organismo y que estos cambios son fuertemente influyentes en la incidencia de enfermedades cerebrales, desórdenes mentales, y la adicción.

Neurociencia celular


Este nivel de análisis en neurociencias se interesa por la morfología y propiedades fisiológicas de las neuronas individuales, sus diferentes tipos, así como sus funciones, la influencia de unas neuronas sobre otras, cómo trabajan juntas y cómo todas las moléculas trabajan juntas para dar a las neuronas las propiedades especiales que conocemos.

Un ejemplo de proyectos realizados en esta área es el conectoma humano, que tiene como objetivo desarrollar un mapa de las conexiones entre las neuronas del cerebro, así como medir la conectividad estructural (anatómica) del cerebro utilizando:



foco

Sabías que…
Las investigaciones del Proyecto Conectoma Humano se han extendido hasta el campo de la psiquiatría, teniendo como objeto de estudio cerebros “normales” y cerebros “patológicos”.

Neurociencia sistémica


Las neuronas forman circuitos complejos que realizan una función común, como oír, ver, sentir, probar y equilibrar el cuerpo. Por lo tanto, podemos hablar del sistema auditivo, sistema visual o sistema motor, cada uno de los cuáles tiene un circuito distinto dentro del cerebro.

En este nivel se estudia cómo los diferentes circuitos (sistemas) neuronales analizan la información sensorial, forman percepciones del mundo externo, toman decisiones y ejecutan movimientos, por lo que se hace hincapié en los sensores y efectores espacialmente distribuidos que integran la respuesta del cuerpo a los estímulos ambientales.

Para comprender mejor esto, presiona los conceptos de la imagen y observa cuáles son algunos de los circuitos neuronales que analizan estímulos ambientales, por ejemplo una rosa.






Sin embargo, estos sistemas operan a través de enlaces relativamente secuenciales y la interrupción de cualquier enlace puede destruir la función del sistema.

Neurociencia conductual


La neurociencia a nivel conductual determina con diversas técnicas la existencia, localización y características de un daño cerebral; evalúa los cambios que ese daño produce en la conducta de un individuo mediante técnicas psicológicas. Estas técnicas dividen las funciones mentales complejas en categorías significativas, tales como pensamiento, lenguaje, memoria, entre otras.

Persona pensando, hablando y recordando

Categorías de funciones mentales (s. a.) (2013). Ícono cerebro [ilustración]. Tomada de https://pixabay.com/es/cerebro-anatom%C3%ADa-fisiolog%C3%ADa-humana-153550/

Para evaluar las habilidades y debilidades comparativas de un individuo en una amplia gama de actividades humanas; el neuropsicólogo trata de relacionar la conducta con la biología (relaciones cerebro-conducta) de individuos normales e individuos con lesiones cerebrales. De este modo, puede comprender mejor las peculiaridades de la conducta de un individuo y se puede tratar de manera más específica y adecuada.

La investigación a nivel conductual se centra en los fenómenos integradores que ocurren en poblaciones de neuronas, circuitos especializados o “sistemas” distribuidos que integran la expresión fisiológica de una respuesta espontáneamente generada.



Neurociencia cognitiva


Quizás el mayor desafío de la neurociencia es comprender los mecanismos neuronales responsables de los niveles más altos de la actividad mental humana, como la autoconciencia, la imaginación y el lenguaje. La investigación en este nivel estudia todas las funciones mentales que están vinculadas a procesos mentales, tanto en animales como en humanos, realizando experimentos en laboratorios de simulación computacional.

Integran hallazgos de diferentes aproximaciones, determina qué estímulos hacen que las células respondan; utilizan técnicas de neuroimagen para ubicar las regiones exactas de activación cerebral durante una tarea; obtienen información, principios y construyen modelos de cómo se llevan a cabo las operaciones mentales en el cerebro.

Aunque muchos de los trabajos iniciales en esta área surgieron de la neuropsicología humana, los neurocientíficos cognitivos han adoptado a las ciencias computacionales que ven al cerebro como un sistema de procesamiento de información, cuya meta es resolver problemas, para modelar cómo puede la organización del cerebro ejecutar cómputos específicos.

Regiones del cerebro activadas cuando escuchamos, hablamos, observamos o pensamos

Neuroimagen del cerebro realizando diferentes tareas

Actividad 1. Identificando las características de los niveles de estudio del cerebro

Las neurociencias son un campo que abarca diferentes disciplinas, las cuales se centran en el desarrollo del sistema nervioso, su estructura y función. Sin embargo, debido a la complejidad de su objeto de estudio, los neurocientíficos lo han dividido en cinco niveles de análisis.

Actividad 2. Ilustrando los niveles de análisis de las neurociencias

Los niveles de análisis en neurociencias permiten estudiar aspectos específicos del cerebro; de manera que los sistemas neuronales que estudian o los métodos y técnicas que utilizan son diferentes.


Autoevaluación. Evocando a las neurociencias

Ahora que ya conoces cuáles son los niveles de análisis de las neurociencias, veamos si puedes identificar qué estudia esta disciplina, eligiendo el nivel que le corresponde a cada aplicación.


Fuentes de información

Básicas

Paradiso, M. A., Bear, M. F. y Connors, B. W. (2016). Neuroscience: exploring the brain. Hagerstwon, MD: Lippincott Williams & Wilkins.

Complementarias

Barkley, R. A. (1997). Behavioral inhibition, sustained attention, and executive functions: constructing a unifying theory of ADHD. Psychological bulletin, 121(1), p. 65.

Guevara, M. E. (2015). Respuesta motora en el trastorno por déficit de atención con hiperactividad. Revista Tecnológica-ESPOL, 28(2).

Ospina, D. (2016). Functional Connectivity Analysis of Neuroenergetic Dynamics for ADHD (Master’s thesis), Pereira: Universidad Tecnológica de Pereira.

Pistoia, M., Abad-Mas, L., y Etchepareborda, M. C. (2004). Abordaje psicopedagógico del trastorno por déficit de atención con hiperactividad con el modelo de entrenamiento de las funciones ejecutivas. Revista de neurología, 38(1), 149-155.


Cómo citar

Canales, M. (2018). Niveles de Estudio en las Neurociencias. Unidades de Apoyo para el Aprendizaje. CUAED/FES Iztacala-UNAM. Consultado el (fecha) de (vínculo)