La “m” con la “a”: “ma”

Y se armó la gorda: vine a hablar del cerebro. Aunque será poquita cosa, lo bueno vendrá después.

Empiezo, pues, con lo obvio: la neurociencia es la ciencia que estudia el cerebro. El postulado central de las disciplinas neurocientíficas es que la conducta y los procesos mentales están producidos por la actividad del cerebro. Son funciones cerebrales, como la digestión es una función del aparato digestivo. Sin embargo, la diferencia entre el sistema nervioso y otros sistemas celulares es que el primero consta de unidades especializadas en generar, recibir y transmitir señales moleculares a otras células, en función de su propio estado y del circuito en el que se integran. Pero aun más, en el SNC la propia actividad neural modifica la organización y el estado del sistema, y esto no ocurre en otros sistemas celulares. A esto se le llama neuroplasticidad.

El cerebro “genera, recibe y transmite señales moleculares a otras células”  porque es capaz de traducir las distintas energías físicas del mundo a impulsos nerviosos. Los estímulos son así representados por patrones de actividad neural según un código espacial y temporal. Las neuronas se comunican entre sí por medio de las sinapsis, donde liberan distintas sustancias que permiten la despolarización de la membrana celular y la aparición del potencial de acción necesario para que la señal eléctrica continúe.

Estos procesos de neurotransmisión se ven afectados, entre otras cosas, cuando se introducen en el organismo los llamadassustancias psicoactivas. Drogas, sí; pero también, por ejemplo, un antidepresivo. Sin embargo, la forma en que ejerce su efecto cada sustancia dependerá de varios factores, no sólo la sustancia en sí. El campo de estudio que tiene como objeto la forma en que las diferentes sustancias ejercen su influencia es la farmacología. Yendo un paso más allá, la psicofarmacología es la disciplina que estudia cómo los distintos fármacos alteran la función normal del cerebro, y cómo se traduce esto en la conducta.

La psicofarmacología tiene dos ramas básicas: la farmacocinética y la farmacodinámica. Hoy vengo a hablaros de la primera (y aquí empieza lo bueno).

La farmacocinética hace referencia a los procesos de administración, absorción, distribución, metabolización y eliminación de fármacos que tienen lugar en el organismo. Es decir, el ciclo completo por el que pasa una sustancia desde el momento en el que se introduce en el cuerpo hasta que desaparece de él. La farmacocinética determinará en gran parte el factor último para la aparición de los distintos efectos, esto es: la biodisponibilidad, o cantidad de sustancia en la sangre que alcanza finalmente las dianas celulares específicas para ejercer un efecto concreto.

Cada sustancia tiene unas propiedades farmacocinéticas diferentes y diferenciadas. Así, incluso las que comparten una misma categoría (por ejemplo, psicoestimulantes: cafeína, cocaína, anfetaminas…), pueden variar mucho en sus distintas propiedades farmacocinéticas. Más aún, una misma sustancia puede afectar de modo distinto según se varíe uno u otro parámetro.

De este modo, el primer aspecto a tener en cuenta es la vía de administración. A medida que avanza el tiempo, la cantidad de sustancia en el organismo disminuye. Según la vía de administración, esta cantidad alcanzará mayor o menor biodisponibilidad antes de su eliminación. Es decir, la misma dosis encuentra diferente concentración según la vía por la que se administre; una inyección intravenosa de heroína provocará una concentración mayor de la droga, en comparación con un consumo por otras vías (por ejemplo, fumada).

Existen varias vías de administración, aunque no todas las vías son igual de efectivas para todas las drogas, y cada una afecta de forma distinta a esta biodisponibilidad (esto se ve bien, por ejemplo, en los cannabinoides: la misma cantidad de sustancia no produce el mismo efecto cuando es inhalada que cuando se consume por vía oral). Las más utilizadas son la oral, para, por ejemplo, el alcohol (presenta una absorción más lenta y variable); la inhalada, para, por ejemplo, el clorhidrato de cocaína (mucho más rápida en llegar al cerebro, y más rápida en eliminarse) y la inyectada, para, por ejemplo, la heroína (la más rápida, ya que se introduce la sustancia directamente en el torrente sanguíneo). De entre esta última, existen varios tipos, tanto para el consumo humano (intravenosa, intramuscular, subcutánea) como para la experimentación en el laboratorio (intraperitoneal, intracerebroventricular, intracraneal…). Aún así, existen otras como administración tópica o transdermal.

Una vez introducida la droga en el organismo, debe absorberse. La absorción viene dada por el paso de la sustancia a través de la membrana fosfolipídica, y es facilitada por la difusión pasiva que causa el gradiente de concentración. De nuevo, existen variantes; entre las más importantes están los factores de solubilidad y la ionización. Una droga que se absorbe por el tracto gastrointestinal presentará un grado de biodisponibilidad menor, ya que la absorción es más lenta y la distribución tarda más en realizarse. Un ejemplo de esto es el alcohol; una sustancia de la que se ha de ingerir gran cantidad para empezar a notar sus efectos.

En general, las drogas presentan dos formas de solubilidad: se dice que son hidrosolubles cuando se disuelven principalmente en un medio acuoso (por ejemplo, la heroína o la cocaína). Por contra, se dice que son liposolubles cuando lo hacen en un medio graso (por ejemplo, los cannabinoides). La mayor o menor  hidrosolubilidad/lipospolubilidad de una droga está determinada por el llamado coeficiente de partición; y es importante, ya que a mayor coeficiente de partición, mayor absorción. Por norma, las drogas hidrosolubles tienen más facilidad para alcanzar niveles altos de concentración en el plasma sanguíneo, por lo que también se eliminan antes. Las drogas liposolubles, en cambio, se almacenan en el tejido adiposo y tardan más en ser eliminadas. Se puede observar en sustancias como la cocaína o el cannabis: la primera desaparece del organismo al cabo de unos días, mientras que el segundo aún se puede detectar en el cuerpo al cabo de semanas. Según se disuelva más en un medio acuoso (hidrofílica) o en un medio graso (lipofílica), la droga será más o menos efectiva (aunque las más efectivas presentan cierto grado de ambas propiedades).

La distribución es otro factor importante, relacionado con la absorción en tanto que la solubilidad de una sustancia determinará el lugar (compartimento) en que se deposita la droga. De este modo, según si la droga es liposoluble o no, se almacenará en mayor o menor medida en el tejido adiposo, haciendo más costosa su llegada al cerebro y su eliminación. La distribución se realiza mediante la circulación de la sangre, por lo que llega a todo el cuerpo. Sin embargo, que alcance el cerebro estará determinado por el paso (o no) de la sustancia a través de la barrera hematoencefálica, lo que a su vez depende del tamaño de la molécula.

Una vez la sustancia es absorbida y distribuida, comienza el proceso de metabolización. Este es un proceso de biotransformación, del cuál se puede distinguir variantes: el tipo I (no sintética), que provoca una degradación del compuesto (ej: oxidación); y el tipo II (sintética), que implica la creación de nuevas sustancias como parte de la nueva molécula transformada (ej: conjugación). La mayor parte del metabolismo tiene lugar en el hígado, aunque también en otros lugares como los riñones, e incluso el cerebro (como en el caso del alcohol).

Es importante señalar que, a pesar de lo que pueda parecer, el metabolismo de una droga no siempre implica la inhibición de las propiedades de la misma. Es más, los metabolitos de algunas sustancias son mucho más tóxicos que la sustancia en sí. El acetaldehído, por ejemplo, primer metabolito del alcohol, es hasta 1000 veces más tóxico que su predecesor.

Por último, la excreción hace referencia al proceso por el que la sustancia es expulsada del organismo, una vez a cumplido su ciclo de acción. La cantidad de metabolito excretado, depende de dos factores principales: la liposolubilidad y el pH. Y al igual que en los anteriores procesos, las vías de excreción son muy variadas. Aunque la mayoría de drogas se eliminan por la orina, cierto porcentaje ocurre a través del sudor, la respiración y las heces.

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Parece un poco rollo, pero es bastante interesante. Y, sobretodo, importante. Si no os convence, que os lo comenten Fry o Sires  =b.

En la siguiente entrada: “la dopamina, esa gran incomprendida”.

Zapatero, a tus zapatos

Hace tiempo que no escribo nada.

Como habéis podido comprobar (quién haya) la sección “El futuro está aquí” ha dejado de publicarse regularmente, debido a que al parecer, la leen tres personas. Dado que son cosas sobre las que yo me he informado ya y únicamente posteaba porque creía que podían ser interesantes para otros, no me compensa el esfuerzo. Y tampoco lo siento mucho, ya que de las tres personas que lo leían, dos pueden seguir accediendo a esa información a través de mi perfil de Google y a otra la veo muy a menudo  = ), por lo que no tengo la sensación de dejar a nadie colgado.

De todas formas, esta entrada viene por otra cosa, más relacionada con el título de la misma, para variar. Pero no, no tiene que ver con la (ponga el adjetivo que quiera) política del Gobierno.

Me he dado cuenta de que en todo el tiempo que tengo el blog, apenas hay una o dos entradas relacionadas directamente con el tema que más tiempo me ocupa y tanto me apasiona. Es un tema que, muchas veces (la mayoría, creo), se cuela en mi discurso, ya sea defendiendo argumentos o comentando distintas situaciones. Es un tema por el que filtro y bajo el que proceso muchas de las cosas que percibo, y sobre el que me pierdo pensando en incontables what ifs. Es un tema que, aunque no lo puedo compartir con mucha gente, simplemente me encanta. Y, sorpresa, no son los cómics. *

Es la psicobiología.

La Psicobiología, de forma simple, es una ciencia que estudia los correlatos biológicos que subyacen al comportamiento. Esto es, estudia de qué forma los distintos procesos biológicos que tienen lugar en el cerebro se relacionan con distintas conductas, y cómo las alteraciones en esos procesos, estructuras, elementos, etc., la afectan de formas diferentes. Sin embargo, se podría decir que la Psicobiología es, más que una disciplina en sí misma, una perspectiva. Es decir, un enfoque por el cuál intentar dar explicación a distintos fenómenos psicológicos, como el aprendizaje o la memoria.

Uno de los campos más bonitos e interesantes para estudiar desde esta perspectiva es la adicción. Que es en lo que se centra y hacia lo que se dirige mi trabajo. Por este motivo, a partir de hoy voy a ir escribiendo cosas sobre adicción; desde conceptos sobre drogas a factores que determinan que alguien se vuelva adicto. Espero que lo encontréis interesante.

Así, además, me sirve de repaso  ^^.

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* (A estos también me dedicaré más ¿o qué os pensabais? = b)

Melodía persistente

Creo que dos de los fenómenos más recurrentes (e inexplicados) a lo largo y ancho del planeta son la intrusión de una canción, o una determinada melodía, en la cabeza (y la dificultad de deshacernos de ella), y el hallarnos a nosotros mismos haciendo ritmos de manera inconsciente con las manos, los dedos, las piernas…

Bueno, pues leyendo yo un artículo bastante interesante sobre neuropsicología de la audición, parece que he encontrado la explicación a por qué pasa esto. Ahora bien, no me preguntéis por qué se mete en la cabeza tal o cuál canción. Eso no lo sé, aunque supongo que tendrá que ver, como los sueños, con aquello que tenemos más marcado en la memoria. O con el ritmo de la misma.

AVISO: Habrá quien no pille ni papa. Disculpas de antemano.

Como la mayoría sabrá, cada tipo de información sensorial se integra y procesa mayormente en un área del cerebro. Bien, pues al parecer, el córtex auditivo primario (A1) contiene diversos sistemas con proyecciones a diferentes zonas del cerebro. Existe al menos una vía de proyección ventral (por abajo) desde A1 hacia el neocórtex temporal, y posiblemente una segunda que proyecta anteriormente  (hacia delante) a lo largo del giro temporal superior. Otra vía sigue una ruta más dorsal (por arriba) y posterior (hacia atrás), alcanzando zonas parietales. Uno de los modelos explicativos sugiere que las vías dorsal y ventral simulan las del sistema visual en el apoyo de procesamiento espacial y de objetos, respectivamente.

Sin embargo, a diferencia de los estímulos visuales, la música tiene una increíble capacidad para dirigir rítmica y métricamente conductas motoras organizadas. Existe un vínculo privilegiado entre los sistemas motor y auditivo en cuanto a temporalidad. Una interacción auditivo-motora puede conceptualizarse en dos categorías: feedforward y feedback. En la primera, es el sistema auditivo el que influye de manera más predominante a los outputs (las “salidas”) del sistema motor, generalmente de forma predictiva. Esto es, prevee lo que puede ocurrir a continuación en función de determinada información. Las interacciones de feedback, por su parte,son particularmente relevantes a la hora de tocar un instrumento, o cantar, ya que aportan información directa sobre la calidad de la ejecución casi al momento en que ésta se realiza. Si el feedback auditivo está bloqueado, los músicos pueden todavía ejecutar piezas bien ensayadas, pero los aspectos expresivos de la ejecución se verán afectados. Esta disrupción ocurre porque tanto las acciones como las percepciones dependen de una única representación mental subyacente.

Uno de los modelos explicativos de por qué pasa esto surge en el campo del lenguaje, sobre el procesamiento del discurso, pero es extrapolable a la música. Según este modelo, una vía auditiva (ventral) enlaza el sonido con el significado (área de Wernicke), mientras que una vía dorsal lo enlaza con representaciones basadas en la articulación (área de Broca). Estos y otros autores sugieren que las regiones auditivas posteriores de la frontera parieto-temporal son puntos cruciales que enlazan las representaciones auditivas y motoras en el discurso (o, en este caso, la melodía). Sin embargo, una importante diferencia con el discurso es que la música está estructurada rítmica y jerárquicamente, según la métrica. Esta estructura crea una expectativa musical, y permite tanto al oyente como al músico realizar predicciones sobre futuros eventos.

Las personas somos seres a quienes la coherencia y el conocer “qué va a pasar” nos resulta reconfortante. Por este motivo, esta predicción puede explicar cómo es posible que una canción que de entrada no te gusta nada, termine por “no sonarte tan mal” o incluso termine por gustarte, a medida que la escuchas.

Las regiones neuronales que median estas interacciones auditivo-motoras de feedforward no sólo han de estar activadas durante la percepción, sino también durante la producción musical. La presencia de estructura métrica es suficiente para activar el circuito auditivo-motor. Sin embargo, parece que las porciones dorsales del córtex premotor son las realmente importantes para este aspecto del procesamiento musical. Es decir, es posible que se inicie un ritmo sin necesidad de una melodía. Simplemente porque percibamos un sonido e identifiquemos una mínima estructura métrica en él, podemos activar estos circuitos y comenzar a tamborilear con los dedos. Obvia decir que no hace falta ser consciente de haber percibido ese sonido. Por otra parte, se nos meten canciones tontas o estribillos repetitivos en la cabeza porque, normalmente, son rítmicamente MUY simples, y la actividad espontánea de estas áreas suele ser suficiente para iniciar patrones rítmicos que se adecuen a estas.

Así que ya sabéis, la próxima vez que se os meta una melodía aberrante en la cabeza, tamborilead   =b.

Regreso al futuro

No, no tiene que ver con la película; aunque sí es algo friki  ^^.

El otro día leí un artículo sobre cómo el hecho de imaginar el futuro, eventos y situaciones, activa e involucra los mismos sistemas y redes neuronales que las implicadas en el recuerdo. Al parecer, esto va contra la lógica, pero no tanto si se tiene en cuenta que, desde le punto de vista de la física (y, al parecer, de la neuropsicología), no existe restricción por la cuál no seamos capaces de ver el futuro tal y como vemos el pasado. Este hallazgo ha sentado las bases de la idea del cerebro prospectivo.

Resulta que está surgiendo evidencia que indica que la memoria, particularmente la memoria episódica, está involucrada de forma determinante en la habilidad de los humanos para imaginar eventos no existentes y situaciones futuras.

Estudios con neuroimagen muestran evidencia acerca de la actividad compartida de ciertas áreas del cerebro durante la descripción de eventos pasados y futuros. Entre estas, se incluye el córtex prefrontal y partes del lóbulo temporal medial, como el hipocampo y el giro parahipocampal (el hipocampo es una estructura determinante para la consolidación de recuerdos y formación de mapas espaciales).

Se ha sugerido que los procesos de recuerdo e imaginación están asociados con sistemas cerebrales centrales, los cuales incluirían áreas de las cortezas prefrontales y medial temporales, así como áreas posteriores. Todas la regiones de este sistema muestran correlación unas con otras dentro de un sistema cerebral más amplio, el cuál tendría en cuenta también la formación hipocampal.

Se ha observado mayor actividad en las zonas frontopolares y mediotemporales durante tareas de imaginación de eventos futuros que durante la de recuerdo de eventos pasados. Tanto una como otra tarea requieren la recuperación de información de la memoria, por lo que ambas activan las mismas redes mnésicas.

El lóbulo temporal medial, considerado crucial para los recuerdos, puede aumentar su valor adaptativo mediante esta habilidad para acceder a los detalles, en tanto que sirve para construir bloques de situaciones futuras simuladas. La hipótesis de la simulación constructiva episódica supone que la simulación de eventos futuros requiere un sistema capaz de recombinar detalles de forma flexible, a partir de eventos pasados. Esta idea se ha propuesto como base para la comprensión de por qué la memoria se basa en procesos reconstructivos de recogida de bits y trozos de información, más que reproducir literalmente el pasado. Se ha sugerido que esto es debido a una función esencial de la memoria: la de hacer la información viable para construir eventos futuros simulados.

Se cree que la región hipocampal es la que da sustento a los procesos relacionales, asumidos como cruciales para la recombinación de la información almacenada en eventos futuros simulados. Sin embargo, un aspecto a tener en cuenta es si estos eventos futuros simulados simplemente reflejan la recuperación de fragmentos de información de eventos previos, o si los elementos de diferentes episodios han de ser combinados para crearlos, tal y como propone la hipótesis de la simulación constructiva episódica. Al parecer, la memoria semántica también juega un papel en todo este proceso, aunque es necesaria más investigación acerca de las contribuciones de ambos tipos de memoria (episódica y semántica) a la creación de estos eventos simulados.

La idea general es que este sistema central permite saltar de la percepción inmediata del entorno a una perspectiva alternativa, imaginada, ampliamente fundamentada en recuerdos del pasado. El pensamiento futuro, según esta idea, es solamente una de varias formas en que se manifiesta esta habilidad. Otra podría ser la capacidad de pensar acerca y ponernos en lugar del punto de vista de los otros (la conocida Theory of Mind).