1.2: Historia de la Biopsicología
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- Discutir la historia de la biopsicología.
- Discutir los importantes contribuyentes a la biopsicología y las contribuciones que cada uno hizo.
- Explicar la dirección actual de la biopsicología.
Visión general
La biopsicología como disciplina científica es relativamente nueva. Sin embargo, filósofos tempranos como Hipócrates escribieron sobre la importancia de los factores biológicos en el comportamiento humano. En esta sección, examinaremos el surgimiento de la biopsicología como campo científico. Describiremos además eventos importantes y contribuciones a la biopsicología, comenzando por los primeros filósofos y su comprensión de los aspectos biológicos del comportamiento y los procesos mentales. Luego examinamos una serie de figuras históricas más recientes que hicieron importantes contribuciones al desarrollo de la psicología biológica y discutimos sus contribuciones a la disciplina. Por último, veremos las direcciones actuales en el campo.
La biopsicología como disciplina
La biopsicología como disciplina científica surgió de una variedad de tradiciones científicas y filosóficas en los siglos XVIII y XIX. Si bien se desconoce la fecha exacta de inicio de la psicología biológica, ha habido una serie de hitos en su surgimiento. William James en su libro, Los principios de la psicología (1890), argumentó que el estudio científico de la psicología debe estar fundamentado en una comprensión de la biología (Walinga, 2014). Al igual que muchos psicólogos tempranos, James tenía una amplia formación en fisiología.
En An Outline of Psychobiology, Knight Dunlap utilizó el término “psicobiología” para explicar el papel de la biología en el comportamiento. En 1949, Donald Hebb escribió su influyente libro, La organización del comportamiento, donde introdujo la primera teoría integral sobre cómo el cerebro podría crear y controlar el funcionamiento psicológico complejo, como el pensamiento, los recuerdos, las emociones y las percepciones. Es decir, incluso antes de que la biopsicología fuera reconocida formalmente como rama de la psicología o como disciplina, se reconoció la conexión entre psicología y biología. Con estudios de casos como Phineas Gage y la invención de métodos como el electroencefalograma (EEG) y las tomografías computarizadas (TC o CAT), los científicos comenzaron a vincular el cerebro con comportamientos específicos y la cognición ya que la biopsicología como disciplina comenzó a emerger.
Los orígenes de la biopsicología
Es importante examinar el camino histórico de nuestra comprensión del cerebro y su papel en nuestro comportamiento y procesos mentales. Examinar la historia de la biopsicología nos permite comprender su desarrollo a lo largo del tiempo, destacando casos en los que los investigadores se equivocaron sobre la naturaleza de las relaciones cerebro-comportamiento y revelando lo que aún tenemos que explicar (Saucier y Elias, 2006). Estudiar la historia de una disciplina científica nos da una hoja de ruta de dónde hemos viajado y en qué dirección tenemos que ir.
Perspectivas tempranas del cerebro y el comportamiento
Los primeros filósofos, como Aristóteles (384-322 a.C.E.), creían que la mente de uno residía en el corazón. Creía que desde que nuestra sangre partió del corazón, el alma también se originó ahí. Platón (428-347 B.C.E.) argumentó que el ejecutor de la razón era el corazón y nuestros deseos y emociones animales estaban controlados por el hígado (Gross, 1987). Muchas culturas antiguas, incluyendo la china, la india y la egipcia, también compartían la misma creencia (Carlson, 2014). Cuando los egipcios embalsamaron a una persona, el corazón se salvó y se enterró con el individuo pero se descartó el cerebro (Klein y Thorne, 2006). No obstante, hubo primeros griegos, como Hipócrates (460-377 a.C.E.), quienes creían que era el cerebro y no el corazón donde residía el locus de la mente. Escribió: “Debe conocerse en general que la fuente de nuestro placer, alegría, risa y diversión, como de nuestro dolor, dolor, ansiedad y lágrimas no es otra que el cerebro. Es especialmente el órgano el que nos permite pensar, ver y escuchar... También es el cerebro el que es la sede de la locura y el delirio, de los miedos y los sustos que nos asaltan” (Gross, 1987, p. 843-844).
Durante el siglo III a.C., en Alejandría, se estableció un museo de ciencias. Dado que la disección humana se practicaba en esa ciudad durante siglos, floreció el estudio anatómico del cuerpo humano (Gross, 1987). Dos neuroanatomistas, Heróhilos y Erasistratos, contribuyeron a nuestro conocimiento del cerebro humano. Herófilo distinguió el cerebelo (en la base misma de la parte posterior del cerebro) y el cerebro (los dos hemisferios cerebrales). Hipótesis que dado que el cerebelo era más denso que las otras partes del cerebro, debe controlar los músculos (una suposición de impresionante precisión). Y proporcionó la primera descripción clara de las cavidades dentro del cerebro conocidas como ventrículos (Figura 1.2.1). Erasistratos continuó el trabajo de Herphilos y propuso que la inteligencia humana estaba relacionada con el número de convoluciones (crestas) en el cerebro; cuantas más circunvoluciones tuviera el cerebro de un individuo, más inteligente sería esa persona.
Durante el Imperio Romano, el anatomista griego Galeno (130-200 d.C.) diseccionó los cerebros de ovejas, monos, perros, cerdos, entre otros mamíferos no humanos (Carlson, 2014). Creía que el cerebro era el sitio de la sensación y el pensamiento, y el controlador del movimiento (Gross, 1987). Afirmó que la médula espinal era una extensión del cerebro y relató la relación entre los nervios espinales y músculos específicos controlados cada uno. Para el siguiente avance en la comprensión de la función espinal, debemos esperar a Bell y Magendie en el siglo XIX.
Edad Media
Avicena (980-1037 C.E.) era un médico persa que algunos consideran el padre de la medicina moderna. Reconoció la psicología biológica en su tratamiento de enfermedades que involucraban emociones (Syed, 2002). En su libro, El Canon de la Medicina (Qanun: Ley de la Medicina), Avicena dedicó tres capítulos a los trastornos neuropsiquiátricos donde definió la locura (Junun) como originaria de la parte media del cerebro. Discutió una condición similar a la esquizofrenia, a la que llamó Junun Mufrit, caracterizada por agitación, alteraciones conductuales y del sueño, dando respuestas inapropiadas a preguntas, y una incapacidad ocasional para hablar. Avicena también descubrió el vermis cerebeloso, al que simplemente llamó el vermis, y el núcleo caudado. Ambos términos todavía se utilizan en la neuroanatomía hoy en día (Mohamed, 2008). Además explicó que la “humedad” dentro de la cabeza contribuyó a cambios de humor y cuando esta humedad dentro del cerebro va más allá de los límites, el cerebro pierde el control sobre su racionalidad y aparecen trastornos mentales (Haque, 2004). Finalmente presentó conocimientos detallados sobre las fracturas de cráneo y sus tratamientos quirúrgicos (Aciduman, Arda, Ozakturk y Telatar, 2009). También discutió fenómenos como insomnio, manía, alucinaciones, pesadillas, demencia, epilepsia, apoplejía, parálisis, vértigo, melancolía, y temblores (Mohamed, 2008). También fue la primera persona en asociar déficits mentales con déficits en el ventrículo medio o lóbulo frontal del cerebro (Mohamed, 2008).
Renacimiento
A principios del siglo XVI, Andreas Vesalius, fundador de la anatomía moderna, reavivó el interés por la neurociencia (Gross, 1987). A través de su disección de cadáveres humanos, Vesalio encontró problemas con la visión galénica de la anatomía (que enfatizó tres sistemas principales: el corazón, el cerebro y la sangre, y la importancia de un equilibrio entre cuatro fluidos corporales: sangre, flema y bilis negra y amarilla). Vesalio publicó siete libros, con el cuarto y séptimo libros dedicados al sistema nervioso (Van Laere, 1993). Vesalio esbozó siete pares de 'nervios cerebrales', cada uno con una función especializada. En su séptimo libro, dedicado únicamente al cerebro, describe con éxito las membranas cerebrales, el sistema ventricular y el cerebro (Van Laere, 1993). Otros estudiosos promovieron el trabajo de Vesalio agregando sus propios bocetos detallados del cerebro humano.
René Descartes (1596-1650) propuso la teoría reflexiva en términos de nuestro comportamiento (Elías y Saucier, 2006). Esta teoría explicaba el comportamiento reflexivo como un “estímulo externo [que] movería la piel, a su vez moviendo los filamentos, liberando los espíritus animales e inervando los músculos” (Elias y Saucier, 2006, p. 6). Su explicación mecánica del movimiento sin intervención consciente permitió el estudio científico del comportamiento. Además, su teoría fomentó el uso de modelos animales para estudiar las bases biológicas del comportamiento (Cobb, 2002). También estudió la fisiología del cerebro, proponiendo la teoría del dualismo (la visión de que la mente y el cerebro están separados) para abordar el tema de la relación del cerebro con la mente. Sugirió que la glándula pineal era donde la mente interactuaba con el cuerpo después de registrar los mecanismos cerebrales responsables de la circulación del líquido cefalorraquídeo (Elias y Saucier, 2006).
Descubrimientos del siglo XIX
Localización de la función
A partir de principios de 1800, una serie de investigadores comenzaron a catalogar diferentes partes del cerebro y su presunto papel en el comportamiento. En 1811, Jean-Cesar Legallois (1770-1840) descubrió que cuando destruyó tejido en la médula, procedimiento llamado lesión, hubo un cese inmediato de la respiración (Elías y Saucier, 2006). Charles Bell (1774-1842) y Francois Magendie (1783-1840) descubrieron la diferente función de los nervios de la médula espinal donde las raíces ventrales transmitían impulsos motores y las raíces posteriores recibieron entrada sensorial (Ley Bell-Magendie). Dada la especialización encontrada en los nervios de la médula espinal, Bell recomendó que una mayor investigación de todo el sistema nervioso debería examinar la segregación funcional y anatómica (Elias y Saucier, 2006).
Asumiendo el reto, Franz Joseph Gall (1758-1828) y Johann Spurzheim (1776-1832) formularon frenología donde se utilizó la medición del cráneo para determinar las características de personalidad de un individuo. Gall hizo la afirmación de que aquí había veintisiete habilidades cognitivas distintas que podrían localizarse en la corteza del cerebro humano (la corteza que compone la parte más externa del cerebro). Creyó que el diseño del cerebro cambió a medida que cada uno de nosotros desarrollaba ciertas características y esto resultó en cambios correspondientes en el cráneo. Donde se levanta el cráneo, se puede ver la excelencia en las cualidades humanas asociadas al cerebro subyacente y donde hubo depresiones en el cráneo, se representaron defectos humanos (Lau, Loi y Abdullah, 2021). Medir el cráneo mediante una técnica llamada craneoscopia permitiría al científico detectar deformaciones y golpes en el cráneo que perfilarían la personalidad de la persona (Elias y Saucier, 2006).
En 1848, John Martyn Harlow trató a Phineas Gage y documentó su caso. Gage, quien era trabajador del ferrocarril, tuvo su lóbulo frontal perforado por una varilla de apisonamiento de hierro en un accidente de voladura. Sobrevivió al trauma pero sufrió daños extensos en su corteza prefrontal izquierda (Macmillan, 2001). A través del estudio de caso de Gage, Harlow mostró la conexión entre el daño de la corteza prefrontal, el funcionamiento ejecutivo y los cambios de personalidad.
En 1861, Paul Broca (1824-1880) presentó un caso donde un joven había sufrido daños en el lóbulo frontal izquierdo y como consecuencia no pudo producir el habla hablada. Sin embargo, el paciente fue capaz de comprender el habla y tenía inteligencia promedio. Después de su muerte, Broca le realizó una autopsia y determinó que el paciente presentaba una lesión en el lóbulo frontal en el hemisferio cerebral izquierdo. Broca recolectó casos similares de daño en el lóbulo frontal izquierdo con el paciente perdiendo la capacidad de hablar (Lau, Loi y Abdullah, 2021). Uno de esos casos fue Phineas Gage quien perdió su discurso tras su accidente. Broca publicó sus hallazgos de las autopsias de doce pacientes en 1865. Hoy, reconocemos el Área de Broca en el lóbulo frontal como una región crítica en la producción del habla. Su trabajo inspiró a otros a realizar cuidadosas autopsias con el objetivo de vincular más regiones cerebrales a funciones sensoriales y motoras.
Carl Wernicke (1848-1904) desarrolló aún más la teoría de la especialización de estructuras cerebrales específicas en la comprensión y producción del lenguaje. Escribió un artículo en 1874, sugiriendo que alojado en el lóbulo temporal izquierdo se encontraba un centro de comprensión auditiva. Afirmó que cuando esta zona, ahora conocida como área de Wernicke, resultó dañada, el individuo no pudo comprender el habla ajena ni usar las palabras correctamente (Elias y Saucier, 2006). El concepto de “localización de la función”, funciones específicas que residen en partes específicas del cerebro, se estableció a finales del siglo XIX. La respiración y la médula y los roles de las áreas de Broca y Wernicke en el lenguaje son ejemplos de este concepto.
Figura\(\PageIndex{5}\): Las dos áreas del lenguaje del cerebro. (Dominio público; vía Wiki media Commons)La neurona
El último descubrimiento neurológico monumental del siglo XIX fue la identificación de la unidad estructural específica responsable de estas funciones cerebrales, la neurona. Los estudios del cerebro se volvieron más sofisticados tras la invención del microscopio y el desarrollo de un procedimiento de tinción por Camillo Golgi a fines de 1873 (Elias y Saucier, 2006). Golgi (1843-1926) fue histólogo (quien estudia la estructura celular del tejido) y médico (Klein y Thorne, 2006). Utilizó una sal de cromato de plata para revelar las intrincadas estructuras de neuronas individuales (Elias y Saucier, 2006). A través de esta técnica, pudo revelar que la neurona tiene tres estructuras distintas: dendrita, cuerpo celular y axón (Elias y Saucier, 2006). Además, reveló que el axón puede ser corto o muy largo, lo que permite que el cuerpo celular envíe mensajes a neuronas lejanas. Por lo tanto, el axón debe ser el portador de salida para la neurona. Esta técnica se llama la mancha de Golgi, nombrada en su honor.
La técnica de tinción de Golgi fue utilizada por Santiago Ramón y Cajal para delinear las conexiones neuronales en el cerebro (Elias y Saucier, 2006). Si bien Golgi creía que las neuronas se fusionaban entre sí para formar un circuito continuo, Cajal demostró que las neuronas no están físicamente conectadas sino que tienen un mecanismo de comunicación (Elias y Saucier, 2006). Esto llevó a la formación de la doctrina de la neurona, la hipótesis de que la unidad funcional del cerebro es la neurona, también conocida como célula nerviosa. Hoy en día, el campo acepta la teoría neuronal que establece que el sistema nervioso está formado por células nerviosas individuales llamadas neuronas (Klein y Thorne, 2006).
Golgi y Ramón y Cajal compartieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1906 por sus extensas observaciones, descripciones y categorizaciones de neuronas en todo el cerebro. Golgi fue elogiado por su técnica de tinción y Cajal por desarrollar la doctrina de las neuronas.
Una de las preguntas más importantes dada la doctrina de las neuronas de Cajal fue el mecanismo de comunicación entre neuronas. El papel de la electricidad en los nervios y la comunicación eléctrica entre neuronas se observó por primera vez en ranas disecadas por Luigi Galvani. En 1780, demostró que un estímulo eléctrico aplicado al nervio motor de una célula nerviosa de rana producía un twitch. Este experimento sugirió que la electricidad era un elemento funcional importante del sistema nervioso (Klein y Thorne, 2006).
Descubrimientos del siglo XX
La sinapsis
Charles Scott Sherrington (1857-1952) aceptó la doctrina de las neuronas de Cajal y se propuso descubrir el punto de contacto funcional entre las neuronas. Llamó a este punto de conexión la sinapsis, que significa “unir” (Klein y Thorne, 2006). Su descubrimiento lo hizo estudiando los reflejos espinales en perros. Confirmando la teoría eléctrica de Galvani, demostró la transmisión eléctrica entre neuronas (Elias y Saucier, 2006). Recibió el Premio Nobel en 1932 por su investigación. Un farmacólogo y médico alemán, Otto Loewi (1873-1961), investigó la comunicación química entre neuronas. Retiró el corazón de dos ranas y las colocó en recipientes separados, cada uno lleno de una solución química que permitió que los corazones siguieran latiendo. Estimuló el nervio vago del primer corazón lo que frenó su latido. Compartió la solución desde el primer recipiente del corazón con el segundo corazón y los latidos del segundo corazón también se ralentizaron. Concluyó que cuando estimuló el nervio vago del primer corazón, se liberó un químico para ralentizar su latido y cuando la solución del primer recipiente del corazón se compartió con el segundo corazón, el químico dirigió al segundo corazón para que también disminuyera su latido (Klein y Thorne, 2006). Originalmente llamó a este vagusstoff químico, refiriéndose a su secreción después de la estimulación del nervio vago. Esta sustancia química fue posteriormente identificada como un neurotransmisor, la acetilcolina (ACh). ACh fue identificado originalmente en 1915 por Henry Hallett Dale. Sin embargo, a Loewi se le atribuye haber establecido su papel en la comunicación química entre las células nerviosas (Klein y Thorne, 2006).
Hoy en día, decenas de neurotransmisores han sido identificados en el cerebro. Después de la acetilcolina, la noradrenalina (ahora conocida como norepinefrina) se descubrió en la década de 1940, seguida de dopamina y serotonina en la próxima década y ácido gamma-aminobutírico (GABA), glutamato y glicina en la década de 1960 (Wickens, 2021). Los descubrimientos posteriores de neuropéptidos, neuromoduladores y ciertos gases se han sumado a la complejidad de la comunicación química en el cerebro. Nuestra comprensión del impacto y papel de estos mensajeros químicos y su efecto sobre el comportamiento y los procesos mentales ha dado lugar al campo de la psicofarmacología.
Conducción Neural
Investigaciones previas habían demostrado claramente que los impulsos eléctricos jugaron un papel en la comunicación neuronal. Pero no se habían descubierto los detalles más finos de cómo estaba ocurriendo esto (Wickens, 2021). Una serie de descubrimientos nos llevaron a nuestra comprensión actual de la conducción neural.
En 1902 y nuevamente en 1912, Julius Bernstein (1836-1917) fue el primer investigador en descubrir el potencial de acción, la señal eléctrica única que recorría la longitud de un axón (Elias y Saucier, 2006). Adicionalmente, demostró que esta conducción eléctrica se debió al cambio en la concentración iónica del fluido intracelular de la célula. Sin embargo, dado el tamaño microscópico de la célula, fue difícil medir y estudiar células de mamíferos. En 1936, John Z. Young, biólogo de Oxford, localizó una neurona en el cuerpo de un calamar. El axón tenía casi 1 mm de diámetro, que era de 100 a 1,000 veces más grande que un axón de mamífero y podría estudiarse durante aproximadamente seis horas después de su disección (Elias y Saucier, 2006). En 1952, dos fisiólogos de la Universidad de Cambridge, Alan Hodgkin y Andrew Huxley, publicaron un conjunto de artículos que describían sus investigaciones sobre el axón gigante del calamar. Gran parte de nuestra comprensión del funcionamiento neuronal provino del calamar gigante. Hodgkin y Huxley crearon una técnica para medir los cambios eléctricos de la neurona insertando un electrodo dentro y otro colocado fuera de la neurona sin dañarla. Esto les permitió medir los cambios en la carga eléctrica cuando la neurona estaba en reposo y cuando producía un potencial de acción (Wickens, 2021). Una discusión detallada de ambos conceptos, descanso y potencial de acción seguirá en futuros capítulos.
Estudiar la actividad cerebral y las imágenes cerebrales
Con la invención de máquinas como el electroencefalograma (EEG), la tomografía computarizada y la resonancia magnética (MRI), los científicos pudieron alcanzar su punto máximo en la actividad y las imágenes de los cerebros de los pacientes mientras estaban vivos y comprometidos en la actividad mental. En 1924, Hans Berger registró el primer EEG cerebral humano. Esta máquina permitió a los investigadores estudiar la actividad eléctrica general del cerebro. En 1953, Kleitman y Aserinsky descubrieron Rapid Eye Movement (REM) usando EEG en sujetos dormidos. Hoy en día, los EEG son útiles en el diagnóstico de epilepsia y trastornos del sueño. Muchos acreditan su trabajo como el inicio del estudio moderno del sueño. La primera imagen del cerebro por tomografía computarizada fue en 1971 por Godfrey Hounsfield. Utilizó la tomografía computarizada para localizar un tumor cerebral (Wells, 2005). Las tomografías computarizadas se pueden usar para localizar tumores cerebrales, lesiones o atrofia. Sin embargo, la tomografía computarizada utiliza rayos X para proporcionar una imagen del cerebro que podría representar un riesgo para el tejido cerebral. La resonancia magnética (MRI) también se utilizó en la década de 1970 para dar imágenes del cerebro. Una resonancia magnética no utiliza rayos X y, por lo tanto, se encuentra que es un método más seguro para producir exploraciones cerebrales humanas.
En 1950, se utilizaron tomografías por emisión de positrones (PET) para observar la actividad cerebral o la comunicación en un paciente vivo. Los investigadores pudieron observar diferentes partes del cerebro en diferentes situaciones. En otras palabras, podían mirar la actividad en tiempo real del cerebro mientras la persona se reía o se asustaba al ver qué áreas del cerebro se iluminaban. Esto dio una indicación de qué áreas del cerebro pueden ser responsables de diferentes emociones o comportamientos. El problema con las exploraciones por TEP era que un individuo que recibía una TEP tenía que beber o ser inyectado con una sustancia levemente radiactiva, llamada trazador. Una vez en el torrente sanguíneo, se puede monitorear la cantidad de trazador en cualquier región dada del cerebro. A medida que las áreas del cerebro se vuelven más activas, más sangre fluye a esa área. Una computadora monitorea el movimiento del trazador y crea un mapa aproximado de áreas activas e inactivas del cerebro durante un comportamiento dado. Las TEP muestran pocos detalles, son incapaces de identificar eventos precisamente en el tiempo y requieren que el cerebro esté expuesto a la radiación. En la década de 1990, un grupo de Laboratorios Bell inventó la resonancia magnética funcional (fMRI). Esta máquina muestra cambios en la actividad cerebral a lo largo del tiempo al rastrear el flujo sanguíneo y los niveles de oxígeno. El fMRI proporciona imágenes más detalladas de la estructura del cerebro, así como una mejor precisión en el tiempo, de lo que es posible en las exploraciones PET.
Hoy en día, estos instrumentos han contribuido en gran medida a nuestra comprensión del cerebro y su función en el comportamiento y la cognición. Con su alto nivel de detalle, la resonancia magnética y la resonancia magnética magnética se utilizan a menudo para comparar los cerebros de individuos sanos con los cerebros de individuos diagnosticados con trastornos psicológicos. Esta comparación ayuda a determinar qué diferencias estructurales y funcionales existen entre estas poblaciones.
Hoy
En abril de 2013 se lanzó la Iniciativa BRAIN (Brain Research through Advances Innovative Neurotechnologies). El foco de esta iniciativa fue avanzar en nuestra comprensión del cerebro humano. En el ejercicio fiscal 2020 se han destinado 10.1 mil millones de dólares estadounidenses a estudios de neurociencia (Mikulic, 2021). Diferentes instituciones, organismos y fundaciones como Administración de Alimentos y Medicamentos, Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa, se han sumado a este esfuerzo.
Referencias
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Spielman, Rose M.; Jenkins, William; y Lovett, Marilyn, “Psicología 2e” (2020). Libros de texto de acceso abierto. 1.
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