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Bases neurobiológicas de la
conducta humana
Horacio E. Sacristán y Claudio O. Cervino
Introducción
Durante siglos el hombre enfrentó el dilema de determinar la correlación entre función y estructura en el Sistema Nervioso. El propósito de la Neurociencia es tratar de establecer, entre otras, las bases neurobiológicas que rigen procesos tales como la percepción, el aprendizaje, la memoria y los actos volitivos.
Desde sus orígenes, se trató de asignar una determinada función en correlación a una región específica del cerebro. El vertiginoso desarrollo de la biología celular y la genética han aportado nuevas evidencias esclarecedoras respecto a los íntimos mecanismos que estarían implicados en los procesos mentales que rigen la conducta humana.
(^1) Trabajo presentado en el 15- Curso de Psiconeuropedagogía “Cambio de valores en el tercer milenio”. XVII Jornadas Nacionales de la Sociedad Argentina de Psiquiatría y Salud Mental. 26° Congreso Anual de la Aso- ciación Argentina de Neurociencias. Mayo, 2001. Ciudad de Buenos Aires, Argentina.
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Las técnicas actuales de diagnóstico por imágenes nos permiten visualizar al cerebro humano en acción, relacionando diversas áreas específicas con determinados procesos cognitivos.
El objetivo de esta presentación es reconocer las tres grandes dimensiones en el desarrollo de la Neurociencia, respecto a las bases neurobiológicas de la conducta humana, a saber:
- Discernir el grado de vinculación entre un proceso cognitivo y un área específi ca del cerebro humano.
- Comprender la organización neuronal y sus vías de interacción a través de procesos de transmisión sináptica, sentando las bases celulares a través de las cuales la conducta podría interpretarse en términos de propiedades específicas de determinadas neuronas ubicadas en áreas específi cas del cerebro.
- Conocer las bases genéticas que potencialmente intervendrían en el comportamiento humano, determinando como el genoma humano (innato) podría ser influenciado por factores ambientales (adquirido).
Desarrollo
Conducta humana, funciones cognitivas y corteza cerebral
Inicialmente Gall, en el siglo XIX, propone la idea que diferentes regiones cerebrales estaban especializadas para cumplir determinadas funciones (Fig. 1).
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Actualmente se desarrolla el concepto de procesamiento de distribución en paralelo que permitiría explicar como en una determinada función cognitiva intervendrían más de una vía neuronal. Cuando una región o vía neuronal sufre un daño, otras estarían capacitadas para compensar parcialmente la función perdida. Esto último crea un manto de sombra respecto a las teorías localizacionistas , aunque debe destacarse la correlación existente entre algunas funciones cognitivas con vías y regiones neuronales determinadas (Fig. 2).
La organización de la corteza cerebral reúne las siguientes características sobresalientes:
1.- La corteza cerebral de cada hemisferio procesa información motora, sensitiva y/o sensorial contralateral. Además, en cada nivel de procesamiento sucesivo del encéfalo hay un mapa neural ordenado del campo sensorial y motor, pero no todas las áreas del cuerpo se representan equitativamente en este mapa.
En el córtex somatosensorial se representa la superficie corporal en forma de mapa neural, (correlación somatotópica) pero no todas las áreas de la piel están igualmente representadas. Las regiones que son especialmente importantes en la discriminación sensorial del tacto, dolor, temperatura y posición, y que están por tanto densamente inervadas, como los dedos y los labios, tienen conexiones corticales masivas y en consecuencia ocupan extensas áreas de representación cortical sensitiva-corporal (Fig. 3).
En las rutas motoras, las neuronas que regulan zonas corporales contiguas se agrupan formando un mapa motor. Algunas partes del mismo, en especial las manos, son controladas más finamente que otras y, por tanto, están representados en el córtex de forma desproporcionada. (Fig. 3).
Figura 2:
Visualización mediante PET (Tomografía por Emisión de Positrones) de diversas áreas de la corteza cerebral implicadas en el
procesamiento del lenguaje en sus diferentes tipos.
2.- Existen áreas de corteza cerebral funcionales y de asociación que darían, estas últimas, el sustrato anátomo-funcional cognitivo (lenguaje, memoria, reconocimiento y praxias) (Fig. 4).
Figura 4: Superfi cie lateral del cerebro humano que muestra las principales regiones de la corteza sensorial y motora (primaria y secundaria), y las tres regiones de la corteza de asociación (prefrontal, parieto-temporo-occipital y límbica).
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Bases celulares y conducta
Si bien la unidad básica anatómica y funcional del Sistema Nervioso en toda la escala animal es la neurona, debe destacarse la enorme diferencia entre la conducta del hombre y los diversos animales.
Esta diferencia sienta sus bases en las diferentes características cuan- ti y cualitativas respecto a población y tipo neuronal, y la mayor complejidad de los circuitos neuronales. Dichas bases celulares podrían sintetizarse en los siguientes enunciados:
3.- Si bien ambos hemisferios macroscópicamente son similares, lo propio no ocurre a nivel histológico ni funcional, sentando las bases de un hemisferio del lenguaje y del análisis secuencial (izquierdo) respecto a un hemisferio emocional y de la percepción viso-espacial (derecho) (Fig 5).
4.- Existe una dominancia establecida para las funciones del len- guaje, praxias y gnosias que implica el establecimiento de una habilidad determinada en un hemisferio cerebral específico (hemisferio izquierdo en los diestros) (Fig 5).
Figura 5: Trazo esquemático de la laterización funcional evidente en las pruebas conductuales de pacientes con comisurotomía prosencefálica (sección del cuerpo calloso). Estos estudios desembocaron el concepto de especialización hemisférica.
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Figura 6:
Se visualizan los principales tipos de células de neuroglía en el Sistema Nervioso.
(potenciales pasivos y potencial de acción) y químico (neurotransmisores y neuropéptidos). Todas las funciones del cerebro (procesamiento de la información sensitiva, programación de respuestas motoras y emocionales, almacenamiento de la información en forma de memoria, aprendizaje, etc.) son llevadas a cabo por un grupo interconectado de neuronas, las cuales reciben, procesan y transmiten información. La complejidad de las conexiones entre los numerosos elementos, no la de los componentes individuales, es la que hace posible el procesamiento de la información compleja.
Así, una neurona tiene también definidas funcionalmente cuatro regiones (Fig. 7):
- componente de entrada (dendritas y soma), que produciría señales locales graduadas.
- componente integrador o gatillo (cono axónico), que interviene en la decisión de generar un potencial de acción.
- componente de conducción (axón), que interviene en la propagación de un potencial de acción.
- componente de salida (terminal presináptica), que interviene en la liberación de un neurotransmisor.
Si bien las neuronas comparten las mismas regiones anatómicas y funcionales, se diferencian entre sí a escala molecular. Esto último puede observarse respecto a los diferentes neurotransmisores que liberan para transmitir la información a otras neuronas y efectores, así como la diferente población de receptores que poseen.
Estas diferencias no solo tienen importancia fisiológica sino que resultan en diferentes enfermedades según se afecten determinadas poblaciones neuronales. La esclerosis lateral amiotrófica, al igual que la poliomielitis, afecta selectivamente las neuronas motoras, a diferencia de las neuronas y raíces sensitivas que se afectan en las formas tardías de la neurosífilis (Tabes dorsal). La enfermedad de Parkinson afecta selectivamente la población neuronal de la pars compacta de la sustancia negra en el tronco cerebral.
El reflejo miotático o de estiramiento nos ilustra como un sencillo grupo de neuronas interactúan produciendo un acto simple denominado
acto reflejo. En referencia a las funciones del lenguaje existirían tres componentes neuronales de conducta: entrada (sensorial), procesamiento de la información (interneuronal) y salida (motor). Cada uno de estos componentes estaría mediado por un grupo o grupos de neuronas.
Tal cual fue mencionado inicialmente, una de las estrategias fue correlacionar función con estructura específica del cerebro humano. El cerebro tendría al menos dos tipos de mapas neuronales (percepción sensorial y comando motor) interconectados por vías al presente no totalmente conocidas. Las neuronas que intervienen en la constitución de estos mapas no difieren significativamente entre ellas, excepto por las diferentes conexiones que establecen con otras neuronas. Estas conexiones que se establecen a medida que el cerebro se desarrolla, sentarían las bases que explicaría diferentes funciones para una neurona en particular.
Genoma y conducta
En que dimensión cuanti y cualitativa interviene el genoma en la conducta humana sigue siendo un interrogante sobre el cual la Neurociencia ha comenzado a develar sus secretos. Uno de los primeros caracteres humanos que pudo atribuirse a un único gen, que se heredaba de modo mendeliano, fue el de una enfermedad degenerativa del Sistema Nervioso.
En 1872 George Huntington, describe una enfermedad que él, su padre y su abuelo habían observado en varias generaciones de pacientes, caracterizada por ser de carácter hereditario (autosómico dominante con elevada penetrancia), la presencia de movimientos coreicos, trastornos psiquiátricos y demencia.
Las manifestaciones conductuales se caracterizan por irritabilidad, comportamientos impulsivos, violencia y depresión. Hay pacientes cuyas manifestaciones psiquiátricas son severas, con cuadro psicótico de tipo esquizofrénico. Finalmente presentan un cuadro de demencia orgánica caracterizada por trastornos mnésicos progresivos, pérdida de la capacidad intelectual, apatía y abandono de sus cuidados personales. Esta enfermedad culminaba con la muerte 15 a 20 años después de su diagnóstico.
Esta enfermedad hoy conocida como enfermedad de Huntington afecta por igual a hombres y mujeres, y en la mayoría de los pacientes el inicio de los síntomas ocurre en la tercera o cuarta década de la vida,
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irrumpiendo en individuos que en su mayoría ya tienen descendencia. Esta enfermedad se debe a la pérdida de las neuronas colinérgicas y GABAérgicas del núcleo caudado. Se desconoce con exactitud las bases neurobiológicas del deterioro cognitivo paulatino que lleva a la demencia, aunque podría producirse por pérdida de neuronas corticales o por un compromiso de
Figura 8: Corte coronal de un cerebro humano con enfermedad de Huntington avanzada. Se visualiza una marcada atrofia de la cabeza del núcleo caudado y un agrandamiento consecuente de la prolongación frontal del ventrículo lateral homolateral (flechas).
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Figura 10: TAC de cerebro sin contraste. A. Al inicio de la enfermedad. B. Luego de 10 años de evolución de la enfermedad.
huntingtina , cuya función se desconoce (Fig. 9).
La base del fenotipo dominante parece ser una repetición de una secuencia de tres nucleótidos CAG (citosina-adenina-guanina) que altera la región codificante de la proteína del gen. Dichas repeticiones se deben presumiblemente a errores aleatorios que aparecen durante la recombinación y no son infrecuentes.
En la práctica asistencial de pacientes con trastornos motores involuntarios se utiliza la Tomografía Axial Computarizada. Este método de
diagnóstico por imágenes, nos permite determinar in vivo la involución del núcleo caudado e indirectamente el agrandamiento ventricular (Fig. 10).
Se cree que la mayoría de las enfermedades complejas del comportamiento humano como la esquizofrenia o el trastorno afectivo bipolar, son de naturaleza poligénica. Tal es el caso de la esquizofrenia, un trastorno caracterizado por delirio, alucinaciones auditivas y disociación del pensamiento, y la psicosis maníaco-depresiva o trastorno afectivo bipolar, que se caracteriza por la aparición de episodios intermitentes de
hiperactividad acompañada de una elevación exagerada del estado de ánimo que alterna con otras de pérdida de energía y falta de motivación.
Los actuales métodos de diagnóstico por imágenes como el PET comenzaron a esclarecer las áreas cerebrales implicadas en las alucinaciones auditivas. Puede objetivarse un incremento en la actividad del metabolismo al nivel de las amígdalas cerebrales (Sistema Límbico) y al nivel de la corteza cerebral fronto-orbitaria derecha (Fig. 11).
Ambos trastornos se presentan en elevado porcentaje entre los familiares de los individuos afectados si se compara con la incidencia y prevalencia de la enfermedad en la población en general.
Ambas enfermedades muestran una incidencia significativamente
Figura 11: Resultados de PET funcional (anaranjado y amarillo) superpuesta sobre MRI, para referencia anatómica. A. Actividad incrementada en el cerebro durante alucinaciones auditivas-verbales. La activación (en amarillo) se extiende bilateralmente en la amígdala y en la corteza orbitofrontal derecha. Estas regiones concuerdan con la activación del sistema límbico, y regiones adyacentes, durante las alucinaciones. B. Proyecciones superfi ciales (lateral izquierda y basal) mostrando áreas del cerebro con un incremento significativo de actividad durante alucinaciones visuales y auditivas/verbales.
enfermedad.
Conclusiones
1. Los métodos de diagnóstico por imágenes funcionales como el TEP permite evaluar a enfermos con alteraciones conductuales in vivo. Estos procedimientos no invasivos permitieron ampliar la visión localizadora entre estructura y función abordando los fenómenos conductuales como hechos funcionalmente integrados, revelando que múltiples áreas de la corteza cerebral suelen activarse incluso
Figura 12: Vista lateral del hemisferio izquierdo mostrando las principales áreas de la corteza cerebral implicadas en el lenguaje, según la hipótesis de Wernicke-Geschwind.
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cuando se ejecutan tareas simples.
2. La existencia de redes neuronales sentarían las bases neurobiológicas de los procesos cognitivos, generando un verdadero desafío de la Neurociencia actual poder interpretarlo. 3. El actual proceso de elaboración y procesamiento de la información obtenida a partir del Proyecto Genoma Humano sienta las bases de un nuevo conocimiento que permite al día de hoy abordar en forma multidisciplinaria enfermedades caracterizadas por alteraciones de la conducta humana.
ABSTRACT
The purpose of this exposition is to recognize the three great dimensions in the development of neuroscience in respect to the neurobiological bases of human behaviour. These dimensions are related to the discernment of the degree of cognitive progress and to an specific area of human brain. They also contemplate the neuronal organization and its ways
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