RAYOS X: radiación electromagnética no visible, con capacidad para atravesar objetos y realizar posteriormente una impresión sobre una placa fotográfica, de parte del contenido de esos objetos.

  • Aplicación: estudio de grandes variaciones en los ventrículos, cráneo y sistema circulatorio. Alteraciones del

encéfalo y su vinculación con alteraciones conductuales.

RAYOS X DE CONTRASTE

  •     Neumoencefalografía. Sustitución del líquido encefalorraquídeo por aire, que es radio-opaco. Sirve para estudiar los ventrículos y cisuras cerebrales (un incremento del volumen de ambos pueden indicar un proceso atrófico que se correlacione con el deterioro cognitivo- conductual del individuo.
  • Angiografía cerebral: rayos x orientados al estudio de la circulación cerebral.

TOMOGRAFÍA COMPUTERIZADA DE RAYOS X (TAC)

Se realizan múltiples placas de rayos x desde distintas posiciones, y gracias al ordenador, se consiguen múltiples secciones para el estudio del sujeto (tomografía)

  • Aplicación: estudios estructurales del sistema nervioso, principalmente humanos.

IMAGEN POR RESONANCIA MAGNÉTICA (IRM – MRI – RMN)

La resonancia magnética nuclear (RMN) se coloca al sujeto en condiciones de campo magnético intenso, medido en Teslas. Se le aplica un pulso de radiofrecuencia y posteriormente se evalúa las emisiones de radiofrecuencia de vuelta. Se obtienen imágenes de secciones del encéfalo en plano horizontal, sagital y frontal con una resolución superior al TAC.

  • Aplicación: Estudio detallado de la estructura del encéfalo en humanos.

TOMOGRAFÍA DE EMISIÓN DE POSITRONES (TEP – PET)

Se inyecta una sustancia radiactiva (FDT) y esta emite positrones que son detectados y que permiten la reconstrucción mediante ordenadores de la imagen tomográfica de la actividad funcional del cerebro humano. Resolución regular.

  • Aplicación: Se emplean marcadores específicos de sustancias del cerebro, lo que permite cuantificar por ejemplo, la pérdida de una población neuronal específica (serotonina, MPPF). Se aplican en humanos y animales.

RESONANCIA MAGNETICA FUNCIONAL (RMNf – fMRI)

Mediante esta técnica es posible detectar la diferencia de la hemoglobina cargada de oxigeno frente a la desoxigenada por sus diferentes propiedades magnéticas. El resultado es que podemos observar regiones activas del cerebro con una resolución temporal mejor que el PET. Además no es necesario inyectarle nada al sujeto y la información estructural es mejor que el de la PET.

  • Aplicación: estudio de la actividad funcional del cerebro humano relacionado al desarrollo de tareas sensoriales, cognitivas y motores con una aceptable resolución temporal y buena resolución espacial. Se aplica fundamentalmente en humanos, aunque también en animales.

 

Registro de la actividad psicofisiológica humana: ELECTROENCEFALOGRAFÍA o EGG

Muestra la actividad eléctrica de las neuronas corticales principalmente.

  • Aplicación: Estudio no invasivo de la actividad cerebral humana.

ELECTROMIOGRAFIA

Consiste en la medición en la piel de los cambios eléctricos producidos por la contracción muscular. Los voltajes generados son de mayor amplitud que los del EEG y con una frecuencia mayor.

  • Aplicación: Observar las contracciones motoras producidas por el movimiento del sujeto, también es posible medir el estado de tensión muscular en reposo

ELECTROOCULOGRAFIA

Es el estudio de los movimientos oculares. Se emplean dos electrodos bien colocado en una región de la piel por encima y debajo del globo ocular (VEOG) o en los cantos externos de ambos ojos (HEOG). El dipolo ocular genera cambios en el campo eléctrico registrado por el amplificador y es posible detectar el movimiento del ojo

  • Aplicación: Estudiar la posición relativa de los globos oculares.

CONDUCTANCIA DE LA PIEL

La colocación de electrodos en las yemas de los dedos permite el estudio de la conductancia de la piel debido a la acción de las glándulas sudoríparas. Existen dos tipos de mediciones: el nivel de conductancia y la respuesta de conductancia.

  • Aplicación: Esta técnica se puede emplear para el estudio de reacciones emocionales en sujetos humanos dado que la sudoración es un efecto indirecto de las mismas

ACTIVIDAD CARDIOVASCULAR (RITMO CARDÍACO)

Se colocan electrodos en diversas regiones del cuerpo para el estudio de los procesos del latido cardíaco. En situación de reposo, un sujeto normal está alrededor de 70 pulsaciones por minuto.

  • Aplicación: Una situación con carga emocional para el sujeto incrementa el número de latidos del corazón

ACTIVIDAD CARIOVASCULAR (Presión sanguínea).

Se trata de evaluar la presión que existe en el torrente circulatorio mediante una presión equivalente realizado mediante la compresión. La presión se mide en MM de mercurio (mmHG). Existen dos valores, la presión sitólica (durante la contracción cardíaca) y la presión distólica ( durante la relajación del corazón). Los valores normales son 130/170 mmHG. Una presión por encima de 140/90 mmHG se considera hipertensión y es peligroso.

  • Aplicación: un incremento de la presión arterial puede indicar estados de hipertensión que pueden estar asociados a estados de ansiedad o de actividad simpática.

ACTIVIDAD CARDIOVASCULAR (volumen sanguíneo)

La pletismografía es una técnica que permite medir los cambios de volumen en diversas partes del cuerpo (pletismos significa aumento).

  • Aplicación: los cambios de volumen sanguíneos en diversas partes del cuerpo están relacionados con diversos procesos psicológicos. Por ejemplo, la congestión en los genitales está asociada a la excitación sexual tanto en hombres como en mujeres.

 

Métodos invasivos en investigación fisiológica. CIRUJIA ESTEREOTÁXICA

Se dispone de mapas estandarizados de los cerebros de diversos animales a partir de un punto de referencia, conocido como Bregma.

  • Aplicación: Método necesario para localizar correctamente las diversas estructuras del cerebro. Se usa principalmente en animales, aunque existen navegadores para sujetos humanos relacionados con la neurocirugía

METODOS LESIVOS

Se trata de realizar diversas lesiones en diversas partes del cerebro para observar los cambios en el comportamiento que se producen causados por las mismas

Tipos de lesiones:

  • Lesiones por aspiración: se realiza una aspiración del tejido blando cerebral sin afectar a los vasos o la sustancia blanca.
  • Lesiones por radiofrecuencia: se realiza la inserción de electrodos en la región de interés y se realiza en

paso de una corriente de radiofrecuencia (de alta frecuencia), el calor emitido destruye el tejido.

  • Lesiones mediante un bisturí: Se emplea para eliminar la conducción de un nervio o una vía.
  • Bloque criogénico: se trata del enfriamiento de una región del tejido neural mediante la aplicación de una sonda enfriada (criodo). Las neuronas próximas a la sonda dejan de emitir señales (lesión reversible)

ESTIMULACION ELECTRICA

Se trata de realizar estimulación eléctrica en regiones concretas del tejido neural mediante un electrodo. El paso de corriente por los electrodos genera inmediatamente una actividad en las neuronas localizadas en la región estimulada.

  • Aplicación: esta técnica permite identificar neuronas responsables de diversas conductas (comer, beber, dormir, etc…) Se puede realizar complementariamente a la lesión de una región para confirmar la implicación de esa región en el comportamiento estudiado.

 

METODOS INVASIVOS DE REGISTRO ELECTROFISIOLOGICO

Se trata de realizar un registro mediante electrodos de la actividad neuronal individual o de grupo.

 

Tipos de registro:

  • Registro intracelular de una unidad. Se emplea para observar los cambios del potencial de membrana de una neurona de la neurona mientras que el animal está anestesiado.
  • Registro extracelular de una unidad: Se registra en este caso el potencial de acción que ocurre en la neurona mediante un electrodo que se encuentre en las proximidades de la neurona.
  • Registro extracelular de múltiples unidades: Se trata en de registrar en este caso el número de potenciales de acción de un conjunto de neuronas próximas. Se mide el número de potenciales de acción por segundo.
  • Registro EEG invasivo: se trata de electrodos implantados en el tejido neural o de tuercas craneales de acero inoxidable, mientras que los subcorticales son electrodos de alambres implantados mediante estereotáxico

Aplicación: Esta técnica permite estudiar diversas propiedades de las neuronas que se suponen implicadas en algún comportamiento. Se puede estudiar la actividad de sus canales iónicos, o la tasa de disparo de sus neuronas para ejecutar diversas fases del comportamiento, etc..

 

Métodos de investigación farmacológica LESIONES QUIMICAS SELECTIVAS

Esta técnica consiste en la realización de lesiones mediante métodos químicos, y no eléctricos ni físicos.

Tipos de elementos químicos lesivos: ácido Kaínico y ácido iboténico (sacado de la amanita muscaria). Destruyen los somas celulares que absorben estos compuestos, dejando intactos los axones que pasan por esa región. 6- Hidroxidopamina (6-OHDA): es absorbida principalmente por las neuronas noradrenérgicas y dopaminérgicas lesionando exclusivamente a éstas y no afectando a otras.

  • Aplicación: esta técnica permite lesiones más selectivas sin afectar a los axones de paso, o incluso afectar a neuronas específicas químicamente

-

MEDIDA DE LA ACTIVIDAD QUÍMICA DEL CEREBRO

Estas técnicas consisten en determinar la cantidad de algún tipo de sustancia química mediante técnicas invasivas.

  • Técnica de la 2 Dexosiglucosa (2DG)- Consiste en la administración de este compuesto que no es metabolizable por las neuronas. Aplicación: Cuando las neuronas están activas, acumulan esta sustancia. Despues puede evidenciarse la cantidad de consumo mediante una autorradiografía.
  • Diálisis cerebral: No es necesario el sacrificio del animal para valorar la cantidad existente de una sustancia.

Aplicación: Se puede estudiar la cantidad de un neurotransmisor por ejemplo, durante el desarrollo de una conducta.

  • Electroquímica: Otra técnica para estudiar la cantidad extracelular de una sustancia en el cerebro pero en este caso, se emplean corrientes débiles (y sus cambios) para determinar la cantidad. Aplicación: Se ha empleado para el estudio de la dopamina

-

LOCALIZACION DE NEUROTRANSMISORES Y RECEPTORES EN EL CEREBRO

Existen diversas técnicas que permiten localizar neurotransmisores y receptores en el cerebro:

  • Inmunocitoquímica: Cuando una enzima de síntesis de un neurotransmisor o receptor proteico (antígeno) se inyecta en un animal, se generan anticuerpos para él. Estos anticuerpos se pueden marcar posteriormente radiactivamente o por medio de tinciones.
  • Hibridación in situ: En este caso se genera un marcador complementario para la cadena de ARN mensajero que sintetiza la proteína (enzima) de síntesis del neurotransmisor (ARN híbrido). De nuevo se puede marcar radiactivamente para detectar posteriormente el lugar preciso del neurotransmisor.

Aplicación: En algunos casos resulta necesario bien identificar los neurotransmisores que se encuentran en una

región y en otras ocasiones observar la presencia en general de un neurotransmisor. Esto es posible porque estamos identificando diversos componentes de la maquinaria de producción, receptor de neurotransmisor.

 

Técnicas genéticas

TECNICAS DE ELIMINACION DE GENES (Knockout)

En ratones, y más recientemente en ratas, ha sido posible la realización de la eliminación de genes de su genoma. Primero el gen es destruido en células embrionarias en cultivo. Después las células anormales son transferidas a un embrión en desarrollo. Por último, se crían ratones obtenidos para que resulten homocigóticos para el gen eliminado.

  • Aplicación: De esta manera se puede ver qué influencia tiene el gen en una conducta

Es importante destacar algunas limitaciones de este tipo de estudios: la mayoría de los rasgos son polimórficos (interacción de diversos genes). Se puede estar influyendo en la expresión de otros genes. Algunos de est os genes pueden depender para su expresión de la experiencia.

TECNICAS DE SUSTITUCION DE GENES (transgénicos)

En este caso se insertan en el genoma del ratón genes patológicos humanos. También es posible sustituir un gen por otro donde unas cuantas bases actúan como interruptor.

  • Aplicación: es posible activar genes en momentos determinados del desarrollo y ver qué efecto producen.

TINCION DE GOLGI

Su objetivo es mostrar la morfología de las células nerviosas individuales completas. Una característica peculiar de esta técnica es que no se muestran todas, sino que se muestran al azar. La fijación se realiza con dicromato potásico

y osmio, e impregnación con nitrato de plata. Se emplea sobre todo para distinguir tipos neuronales y patrones de organización celular

TINCION DE NISSL

Su objetivo es observar cuerpos celulares y la panorámica general de la distribución de neuronas pero no de sus ramificaciones. Los colorantes utilizados son los acidófilos (violeta de cresilo, azul de toluidina y rojo neutro).

Diana de coloración: Núcleos de neuronas y células gliales, nucléolo RER (ARN de los ribosomas)

TINCION DE MIELINA (Weigert)

Su objetivo son las lipoproteínas de las vainas de mielina, como colorante se usa la hematoxilina + cloruro férrico. Se utiliza para ver la preservación de la mielina y las fibras axónicas.

 

Técnicas neuroanatómicas MICROSCOPÍA ELECTRONICA

El objetivo es incrementar la capacidad de aumento de la microscopía óptica (límite aproximado x1500). En vez de usar fotones en la longitud de onda del espectro visible, se trata de utilizar electrones (al menos el doble de aumento) Microscopio electrónico de transmisión: se debe de cortar la pieza de una manera muy fina y proyectar el haz de electrones directamente sobre la muestra. La capacidad de aumento con esta técnica es la mayor (hasta un millón de veces)

Microscopio electrónico de barrido: en este caso la muestra es cubierta con una fina capa de metal, lo que permite ver las muestras en volumen. La resolución va desde los 3 hasta los 20 nm.

TECNICAS NEUROANATOMICAS DE TRAZADO.

Mediante esta técnica podemos trazar la procedencia de las conexiones de otras neuronas sobre nuestra neurona de interés, o bien, la proyección de esta ultima sobre otras neuronas. Dos tipos de trazado: retrógrado y anterógrado.

 

Modelos animales

Se trata de conseguir que alguna especie animal pueda simular alguna enfermedad humana. Hay tres tipos de modelos:

  • Homólogos: Reproducen los trastornos en todos sus aspectos (etiología, síntomas y pronóstico)
  • Isomórficos: Se provocan en el laboratorio, por lo que no se refleja la etiología normal
  • Predictivos: no se parecen al de los humanos, pero ayudan a comprender algunos aspectos interesantes, por ejemplo, la respuesta a un fármaco.

Aplicación: Se puede destacar algunos ejemplos de modelos animales de gran interés:

  • Modelo de inducción de epilepsia: Gracias a la excitación de una estructura como la amígdala, que no produce resultado conductual observable al principio, tras varias sesiones se produce una respuesta convulsiva en la rata. Se ha observado en otras especies. Los cambios son permanentes.
  • Modelo del ratón transgénico del Alzheimer: se trata de ratones que portan en su genoma, genes que

aceleran la producción de las placas de amiloide. Se ha observado que se generan en regiones parecidas a las de acumulación en el humano (hipocampo y alrededores). Esta acumulación también acarrea problemas conductuales relacionados con el aprendizaje de estos animales.

  • Modelo MPTP de la enfermedad de Parkinson: se ha observado que la administración de esta sustancia en primates no humanos, simula los síntomas de esta enfermedad. Muestran pérdida neuronal en la sustancia negra.. Se ha observado que algunos monos no experimentaron trastornos motores visibles, a pesar del descenso de dopamina.

Un beneficio obtenido hasta la fecha es el deprenil, una sustancia inhibidora de la MAO, que ralentiza la progresión de la enfermedad.