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Mgter. Juan Carlos Godoy 1
Doctorado en Neurociencias
Clase 1:Presentación
Historia de la neurociencia cognitiva
Mgter. Juan Carlos Godoy 2
Recursos…
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Mente y cerebro: La Neurociencia
Cognitiva
La Neurociencia Cognitiva buscacomprender las bases cerebralesde los procesos cognitivos(pensamiento, percepción, memoria, entre otros)
En los últimos 15 años esta áreaha crecido de manera importantedebido a los avancestecnológicos en el estudio del cerebro (técnicas de imágenes y potencia de las computadoras)
Hitos en la Historia de la NC
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Línea de tiempo
de la Ciencia
Cognitiva
Intentos tempranos por comprender
al cerebro
La hipótesis cerebral
Trepanación (craneotomía)
Los egipcios (Papiro quirúrgico de Edwin Smith)
Los griegos: (Platón, Aristóteles, Hipócrates)
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El problema de la ubicación de las
funciones cerebrales
Galeno y la hipótesis ventricular
¿En qué lugar del cerebro se asentaban las funciones psicológicas?
Problemas en la visualización del cerebro
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Primeros pasos
Los primerosanatomistas creían quelos ventrículos eranimportantes
El cortex a menudo era representado de maneraesquemática (arriba) o representado como los intestinos (abajoizquierda) hasta el siglo18
Gall y Spurzheim (1810, abajo derecha) fueronde los primeros en proveer una descripciónprecisa
El problema mente-cuerpo
¿Cómo están relacionados la mente y el cuerpo?
¿Cómo están relacionadas la experiencia subjetiva y la función biológica?
Monismo, Dualismo (Descartes) y Holismo
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La ley de Bell-Magendie
Charles Bell(1774-1842)
Charles Bell (1811) demostró que los nervios sensitivos acceden a las raíces posteriores (dorsales) de la médula espinal y que los nervios motores salen de las raíces posteriores (ventrales)
Esto dividió a la fisiología nerviosa en el estudio de la sensación y el estudio del movimiento
Demostró que las funciones mentales específicas estaban mediadas por diferentes estructuras anatómicas
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La ley de Bell-Magendie
Magendie publica resultados similares a los de Bell unos 11 años después
La ley de Bell-Magendieestableció los trayectos individuales de la médula espinal (sensitivos y motores) y sugirió la separación sensitiva y motora en las regiones del cerebro
François Magendie
(1783-1855)
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Raíces dorsales: sensoriales, aferentes
Raíces ventrales: motoras, eferentes
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La doctrina sobre energías nerviosas
específicas
Johannes Müller (1801-
1858) amplió la ley de Bell-
Magendie mediante la
doctrina sobre las energías
nerviosas específicas
Cada nervio responde de una
manera propia, característica,
independientemente de la
manera de estimulación
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Los aportes de Johannes
Müller
Müller estableció que cada uno de los cinco tipos de órganos sensitivos era especialmente sensible a determinados tipos de estimulación (“irritabilidad específica” o “estimulación adecuada”)
La implicación más significativa de la doctrina de Müller para la fisiología fue que la naturaleza del sistema nervioso central, y no la de los estímulos físicos, determina nuestras sensaciones
Creó en la Universidad de Berlín, el primer Instituto de Fisiología Experimental del mundo
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Hermann von Helmholtz (1821-1894)
Reacción contra el vitalismo: la vida se podía explicar en función de procesos físico-químicos
Principio de conservación de la energía: la energía nunca se crea ni se destruye en un sistema (biológico), sino que sólo se transforma
Velocidad la conducción nerviosa:demostró que los impulsos nerviosos eran mensurables y que procesos físico-químicos están implicados en las interacciones con el medio que nos rodea
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Frenología: una teoría especulativa
de la localización
Franz Josef Gall (1758-
1828)
Johann Casper
Spurzheim (1776-1832)
Los hundimientos y
protuberancias del
cráneo eran indicadores
de la estructura del
cerebro: Psicología de la
Facultad
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Primeras investigaciones sobre el
funcionamiento del cerebro
Franz Joseph Gall (1758-1828) afirmaba que:
Las facultades mentales no existen de la misma manera en todos los hombres
Las facultades mentales se encuentran en áreas específicas del cerebro
Una facultad bien desarrollada presenta un prominencia en el cráneo (Frenología)
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Franz J. Gall
Contribuciones de Franz Joseph Gall
Fue de los primeros en intentar relacionar determinados caracteres de la personalidad con pautas manifiestas de comportamiento para unas funciones específicas del cerebro
Estudió el cerebro de varias especies animales
Fue el primero en sugerir la relación entre el desarrollo de la corteza cerebral y el funcionamiento mental
Fue el primero en distinguir las funciones de la materia gris y de la materia blanca del cerebro
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Flourens y el holismo con base en la
experimentación
Marie-Jean-Pierre Flourens (1794-1867) fue uno de los primeros en estudiar el cerebro mediante la lesión experimental en animales: no existe especialización de función dentro de la corteza (holismo)
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Primeras investigaciones sobre el
funcionamiento del cerebro
Pierre Flourens (1794-1867):
Considerado como el primer científico que realizó una extirpación o ablación del cerebro
Pretendía, mediante esos procedimientos, observar el comportamiento correspondiente a las áreas lesionadas
Concluyó que los hemisferios corticales no sólo carecían de funciones localizadas, sino que funcionaban como una unidad
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Pierre Flourens
Inicio de la neurociencia moderna
Gall (1758-1828) y
Bouillard (1796-1881):
Antecedentes de Paul
Broca
Paul Broca (1824-1880)
aporta la primera evidencia
empírica sustancial de la
ubicación de función
dentro del cerebro humano
(1861)
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Paul Broca (1824-1880)
El cerebro embalsamado de Leborgne
(“Tan”), el famoso paciente de Broca
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Primeras investigaciones sobre el
funcionamiento del cerebro
Paul Broca (1824-1880):
Empleó el método clínico y originó las primeras dudas sobre las conclusiones de Flourensacerca de la consideración del córtex como un todo
Fue el pionero en observar primero el desorden del comportamiento y posteriormente localizar la parte del cerebro que originaba dicho desorden (localizacionismo)
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Paul Broca
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Primeras investigaciones sobre el
funcionamiento del cerebro
La estimulación eléctrica del córtex de un perro por parte de Gustav Fritsch (1828-1927) y Edward Hitzig (1838-1907) supuso la realización de dos descubrimientos importantes: que el córtexno era insensible, y que cuando se estimulaba una determinada área del córtex, se originaban movimientos musculares en el lado opuesto correspondiente del cuerpo
La estimulación de diferentes puntos del área motora del cerebro, provocaba la aparición de movimientos en diferentes partes del cuerpo
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Gustav Fritsch
Edward Hitzig
Primeras investigaciones sobre el
funcionamiento del cerebro
David Ferrier (1843-1928) encontró un área cortical correspondiente a la sensibilidad de la piel, y posteriormente, otros investigadores encontraron áreas correspondientes a la sensibilidad visual y auditiva
Ferrier estimuló con gran precisión el córtex de perros y monos. En esta última especie fue capaz de establecer un mapa cerebral en el que identificó unas 29 regiones
Dejó sentadas las bases metodológicas para el estudio electrofisiológico del cerebro
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David Ferrier
Primeras investigaciones sobre el
funcionamiento del cerebro
Carl Wernicke (1848-1904) descubre la afasia receptiva (1874) y, además, plantea los siguientes aspectos:
Concepto de procesamiento secuencial
Hipótesis del síndrome de desconexión
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Noción de Wernicke del procesamiento
secuencial del lenguaje en la corteza cerebral
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Cerebro de un paciente con síndrome
afásico tipo Wernicke
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La Especialización Funcional
sin Frenología
Aunque la Frenología está desacreditada, la noción que diferentes regiones del cerebro sirven a diferentes funciones ha resistido el paso del tiempo
Es lo que se denomina ESPECIALIZACIÓN FUNCIONAL
La NC moderna utiliza diferentes métodos empíricos para la determinación de las funciones
No asume que cada región tiene una función o que cada función tiene una localización discreta (como la Frenología), sin embargo asume algún nivel de especialización de neuronas en regiones particulares
Especialización Funcional: después de
Broca Wernicke observó un paciente con pobre comprensión
del lenguaje, pero con buena producción
Sugirió que al menos dos facultades del lenguaje en el cerebro (comprensión y producción) pueden ser afectadas de manera independiente por el daño cerebral
Estos descubrimientos fueron inferidos por la observación empírica (no como en la Frenología)
Estas inferencias pueden ser hechas sin necesariamente conocer dónde se encuentranlocalizadas en el cerebro
Esta aproximación es la que actualmente se conocecomo NEUROPSICOLOGÍA COGNITIVA
Localización en oposición al holismo
Límites de la
localización: los
“mapmakers”
Reconciliación del
holismo y el
localizacionismo: el
concepto de
jerarquía de
Hughlings-Jackson
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John Huglinhgs-Jackson
(1835-1911)
Hughlings-Jackson
Concepto de
jerarquía
La jerarquía como
un proceso
evolutivo
Concepto del daño
cerebral como
reversión del
desarrollo evolutivo
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El nacimiento de la psicología
experimental
La cuestión a resolver era: ¿cómo están relacionados entre sí las sensaciones mentales y el proceso sensitivo?
La ciencia de la psicología requería medir la conciencia de un modo tan objetivo como se mide el mundo físico.
Los sucesos mentales debían mostrar una variación sistemática relacionada con los procesos físicos
Ernst Weber y Gustav Fechner fueron los primeros en medir las variaciones sistemáticas en función de la estimulación física
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Avances en el estudio del cerebro
para fines del siglo XIX
Concepto de dominancia hemisférica (hemisferio izquierdo y lenguaje)
Descubrimiento de la corteza motora
Funcionalismo y Holismo
Método de lesión / métodos electrofisiológicos
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Principales acontecimientos en el
nacimiento de la ciencia cognitiva
1948: Hyxon Symposium sobre Cerebral
mechanism in behavior
1956: Symposium on Information Theory
1959: La respuesta de Chomsky a Verbal
Behavior de Skinner
1978: La Alfred P. Sloan Foundation y el
Report of the State of the Art Committee (el
informe Cognitive Science)
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La importancia de los textos
referenciales
1956: The magical number seven de G.
Miller
1956: A Study of Thinking de Bruner,
Goodnow y Austin
1960: Plans and the Structure of Behavior de
Miller, Galanter y Pribram
1967: Cognitive Psychology de U. Neisser
Mentes sin Cerebros: La metáfora de
la computadora
Buena parte de la psicología del siglo XX se interesó
en realizar observaciones del comportamiento, más
que en observaciones del cerebro durante el
comportamiento
Esto condujo a modelos de cognición que no hacían
referencia directa al cerebro (los modelos de
procesamiento de la información populares desde
1950)
Los modelos fueron inspirados por pensar a la mente
como una serie de rutinas, como las utilizadas por
las computadoras
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El concepto de retroalimentación
Rosenblueth, Wiener y
Bigelow (1943/1966)
articularon la
retroalimentación
informativa como un
principio general
aplicable a cualquier
tipo de sistema
propositivo, mecánico
o viviente
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La definición de inteligencia artificial
En 1950, Alan
Turing (1912-1950)
publica “Computing
Machinery and
Intelligence”: “Me
propongo considerar
la siguiente cuestión:
¿Pueden pensar las
máquinas?”
Juego de la imitación
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El concepto de “información”
Donald Broadbent (1926-1993)
afirmó que los psicólogos deberían
considerar las entradas
sensoriales no como estímulos
físicos, sino como información
La concepción de la mente como
información permitió que los
psicólogos tuviesen una especie
de dualismo mente-cuerpo que
escapaba a los límites del
conductismo fisicalista
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Noam Chomsky (1928-)
Propone una gramática
universal innata en todas
las mentes humanas
(gramática
transformacional)
Actividades complejas
como el lenguaje se
pueden explicar con
sistemas regidos por
reglas
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George A. Miller (1920-)
En su artículo de 1956, Miller
llamó la atención sobre las
limitaciones de la atención y la
memoria humanas, y allanó el
camino para la primera ola
masiva de investigaciones en el
campo de la psicología del
procesamiento de la información,
que se concentraron en la
atención y la memoria a corto
plazo
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El triunfo del procesamiento de la
información
En los años 50 surge una concepción del
hombre coma máquina y un nuevo lenguaje
con el que formular teorías acerca de los
procesos cognitivos
Las personas son “dispositivos informáticos
de propósito general”, nacidas con un
hardware determinado y programados por la
experiencia y la socialización
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La teoría de la mente
Investigaciones de
Wimmer y Perner
(1983); de Baron-
Cohen (1985)
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Fases en el desarrollo del cognitivismo
Primera: institucionalización de la psicología
cognitiva (inicios-década del 80). Domina la
metáfora del ordenador
Segunda: Conexionismo, que surge en la
década de los 80
Tercera: Cognitivismo emocional, en el
marco de la “década del cerebro”, que se
desarrolla en los años 90
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El regreso del cerebro: los métodos de
la Neurociencia Cognitiva
1970s: Métodos de imágenes estructurales (CT, MRI) permiten imágenes precisas del cerebro (y de las lesiones cerebrales)
1980s: PET adapta a los modelos de cognición desarrollados por los psicólogos
1985: TMS es utilizada por primera vez (una técnica no invasiva)
1990: Los niveles de oxígeno en sangre se utilizan como medida de función cognitiva (el principio detrás del fMRI)
Los métodos de la Neurociencia
Cognitiva
Resolución
temporal
Resolución
espacial
No invasivos
Los métodos de la Neurociencia
Cognitiva
Otros métodos…
Estudios de grupo y
análisis estadístico
El papel
permanente de los
estudios de caso
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El enfoque cualitativo de la
neuropsicología
Alexander Romanovich Luria (1902-1977) y los sistemas funcionales complejos (unidades funcionales)
La “cualificación del defecto”
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Hallazgos recientes
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Desafíos para la Neurociencia Cognitiva
(1) Es posible estudiar la mente sin estudiar el
cerebro (las teorías cognitivas no hacen
predicciones sobre el cerebro)
(2) Las imágenes funcionales nos indican
DÓNDE ocurre la cognición, no CÓMO
(3) La Neurociencia Cognitiva podría ser una
nueva forma de Frenología