Medicina y Salud

(PJ-80-MS) Neuronas espejo

  • Categoría: Pandilla Petit, (preescolar y 1ro. y 2do. año de primaria)
  • Área de participación: Medicina y Salud
  • Asesor: Gabriela Vela
  • Autor: ANA DELIA GONZALEZ ORTIZ ()

Resumen

 

El sistema nervioso es una red compleja de estructuras especializadas (encéfalo, médula espinal y nervios) que tienen como misión controlar y regular el funcionamiento de los diversos órganos y sistemas, coordinando su interrelación y la relación del organismo con el medio externo. El sistema nervioso está organizado para detectar cambios en el medio interno y externo, evaluar esta información y responderá través de ocasionar cambios en músculos o glándulas.

 

Las neuronas son las células responsables de las funciones atribuidas al sistema nervioso: pensar, razonar, control de la actividad muscular, sentir, etc. Son células excitables que conducen los impulsos que hacen posibles todas las funciones del sistema nervioso. Aunque pueden tener distintas formas y tamaños, todas las neuronas tienen una estructura básica y constan de 3 partes esenciales: cuerpo neuronal, dendritas y axones. (Figura 1) Representan la unidad básica funcional y estructural del sistema nervioso. El encéfalo humano contiene alrededor de 100.000 millones de neuronas. (1)

Pregunta de Investigación

¿Cómo podemos aplicar los conocimientos sobre las neuronas espejo para mejorar nuestra calidad de vida?

Planteamiento del Problema

A lo largo de los años la conducta humana ha sido estudiada desde múltiples disciplinas, como la medicina, las neurociencias, el psicoanálisis, las ciencias sociales y antropológicas.

Desde la última década del siglo XX, los avances en las Neurociencias y particularmente en Neuropsicología han sido espectaculares. La investigación sobre cerebro-mente-comportamiento, los conocimientos disponibles sobre organización funcional del cerebro y los procesos mentales, están revolucionando la concepción que tenemos de nosotros mismos. Las aportaciones de las  neurociencias resultan claves en determinados campos como la salud y también la educación.

 

Sin embargo consideramos que muchos de estos avances carecen de divulgación científica y solamente selectos grupos académicos acceden a estos conocimientos.

 

Aun cuando el flujo de información se ha multiplicado en los últimos años con las tecnologías de la información; deben de realizarse mayores esfuerzos por lograr que avances en neurociencias sean del conocimiento universal de la población.

 

Alguien podría cuestionar la relevancia de porque en particular un ingeniero, abogado, carpintero o cocinero tendría que  incursionar en el campo de las neurociencias. Y la respuesta a esta interrogante es que en el presente trabajo buscaremos entender como ha sido posible la existencia de la civilización humana, de la presencia de múltiples culturas. Esto nos permitirá entender de una manera científica-biológica e incluso social de dónde venimos,  en donde estamos y hacia dónde vamos como civilización, seres vivos y seres sociales.

Antecedentes

El sistema nervioso es una red compleja de estructuras especializadas (encéfalo, médula espinal y nervios) que tienen como misión controlar y regular el funcionamiento de los diversos órganos y sistemas, coordinando su interrelación y la relación del organismo con el medio externo. El sistema nervioso está organizado para detectar cambios en el medio interno y externo, evaluar esta información y responderá través de ocasionar cambios en músculos o glándulas.

 

Las neuronas son las células responsables de las funciones atribuidas al sistema nervioso: pensar, razonar, control de la actividad muscular, sentir, etc. Son células excitables que conducen los impulsos que hacen posibles todas las funciones del sistema nervioso. Aunque pueden tener distintas formas y tamaños, todas las neuronas tienen una estructura básica y constan de 3 partes esenciales: cuerpo neuronal, dendritas y axones. (Figura 1) Representan la unidad básica funcional y estructural del sistema nervioso. El encéfalo humano contiene alrededor de 100.000 millones de neuronas. (1)

Figura 1. Partes de la neurona. Tomada de http://cuadernoclasebiologia.blogspot.mx/2016/03/la-neurona.html

 

El presente trabajo aborda el tema de las Neuronas Espejo. Estas neuronas son una clase particular de neuronas visomotoras, descubiertas originalmente en el área F5 de la corteza promotora del mono, que se activan cuando el mono hace una acción particular y cuando observa a otro individuo (mono o humano) haciendo una acción similar. (2) (3)(Figura 2)

 

 

 

Figura 2. Vista lateral del cerebro del mono mostrando en color, las áreas motoras del  lóbulo frontal y las áreas de la corteza parietal posterior. Para nomenclatura y definición De las zonas motoras frontales (F1-F7) y parietales posteriores (PE, PEc, PF, PFG, PG, PF op,
PG op y Opt), AI, surco arqueado inferior; AS, arco superior, Surco C, surco central; L, cisura lateral; Lu, surco lunar; P, surco principal; PO, Surco parieto-occipital; STS, surcu temporal superior. Tomado de Annu. Rev. Neurosci. 2004. 27:169–92

doi: 10.1146/annurev.neuro.27.070203.144230

 

 

En 1995, un equipo de neurobiólogos italianos, dirigidos por G. Rizzolatti, de la Universidad de Parma, se encontró unos datos inesperados en el transcurso de la investigación. Habían entrenado a unos simios a agarrar objetos concretos, por ejemplo un palo. Con un microelectrodo implantado en el cerebro en la corteza premotora, registraban la actividad eléctrica de ciertas neuronas. En la corteza promotora es sabido que se planean e inician los movimientos. En determinada ocasión sucedió algo desconcertante, al activarse de pronto el aparato de registro sin que el mono realizase ninguna actividad. El efecto se pudo repetir a voluntad, comprobándose en numerosas neuronas vecinas el mismo comportamiento inesperado: se activaban sin que el mono moviera un solo dedo. Bastaba con que viera que otro realizaba tal acción. Los científicos italianos habían identificado un tipo de neuronas desconocidas hasta ese momento, las denominaron neuronas espejo. (4)

 

Un aspecto funcional importante de las neuronas espejo es la relación entre sus propiedades visuales y motoras. Virtualmente todas las neuronas espejo muestran las acciones visuales a las que responden y las respuestas motoras que codifican; conforme al tipo de congruencia que exhiben, las neuronas espejo se han subdividido en neuronas “de congruencia estricta” y “de congruencia amplia.”
Las neuronas espejo en las que las acciones observadas y ejecutadas corresponden a objetivos claros y definidos se clasifican como “de congruencia estricta”(tomar un objeto, escalar un árbol para tomar una fruta). Y corresponden a un tercio de las neuronas espejo. Las neuronas espejo que, para ser activadas, no requieren la observación de exactamente la misma acción que codifican motormente han sido clasificadas como “ampliamente congruentes” (dirigir la mirada a un punto al azar, extender el brazo sin alcanzar un objeto). Representan aproximadamente dos tercios de neuronas espejo. (5)

 

En lo que corresponde al sistema de neuronas en espejo en los humanos, se han identificado sistemas de neuronas espejo en la corteza motora primaria, principalmente el área de Broca, el área parietal inferior, la zona superior de la primera circunvolución temporal, el lóbulo de la ínsula, la zona anterior de la corteza del cuerpo calloso. Quizá no sólo unas determinadas áreas cerebrales privilegiadas disponen de neuronas espejo, sino que el mecanismo de neuronas espejo constituya un principio básico de funcionamiento cerebral. (6)

 

Existen numerosas investigaciones con resonancia magnética funcional donde se logra demostrar la activación de los circuitos de neuronas en espejo enseres humanos. Uno de estos estudios realizado por Iacoboni y colaboradores. En el que pudieron determinar cómo se activan de forma diversa las neuronas en espejo, dependiendo de la situación observada; ya que realizaron un experimento donde determinaron la actividad de neuronas en espejo de acuerdo a la acción, intención y el contexto de una conducta. (7)

 

Y como se esperaba, dado
la complejidad de los estímulos,
Se observó incremento en la actividad neuronal en las regiones occipital, temporal posterior, parietal y frontal (corteza premotora) para la observación de la condiciones de Acción e Intención. En particular, la observación de la Intención y de la acción en comparación con el resto produjo un aumento de actividad significativo en el circuito cortical parieto-frontal para el agarre. Este circuito es conocido por ser activo durante la observación, imitación y ejecución de movimientos de los dedos (“sistema de neuronas espejo”) La observación del contexto comparado con el resto produjo aumentos de señal en áreas corticales similares, con excepciones de la región del surco temporal superior (STS) e inferior (STI), lóbulo parietal. Se sabe que la región STS responde al movimiento biológico y la ausencia de la comprensión
de la acción en la condición de contexto explica la falta de activación en el STS. La falta de aumento de la señal en el inferior lóbulo parietal se explica también por la ausencia de una acción en la condición de Contexto. (Figura 3)(figura 4)

Figura 3. Imágenes que representan la acción, la intención y el contexto de tomar una taza. Tomado de PLoS Biol. 2005 Mar;3(3):e79. Epub 2005 Feb 22

 

 

 

Figura 4. Incremento en la actividad de señal en resonancia magnética funcional, de acuerdo a la intención, acción y contexto de tomar una taza. Tomado de PLoS Biol. 2005 Mar;3(3):e79. Epub 2005 Feb 22

 

Otro aspecto importante a considerar es que el avance en el conocimiento de las neuronas en espejo ha venido a modificar el entendimiento de la Teoría de la mente.

 

El origen del concepto de ‘teoría de la mente’ se encuentra en los trabajos pioneros de Premack y Woodruf en 1978  y se refiere a la habilidad para comprender y predecir la conducta de otras personas, sus conocimientos, sus intenciones, sus emociones y sus creencias. (8)

 

Es así que hoy en día se ha logrado acceder a las bases neurobiológicos de procesos como las emociones y la empatía. Conociendo los circuitos neuronales activados, cuando reaccionamos a las emociones propias y ajenas, cuando logramos hacer empatía con los demás, durante las conductas en contextos sociales y familiares. (9)

 

Para  el neurólogo norteamericano de origen indio V.S. Ramachandran,   las neuronas espejo harán por la Psicología lo que el ADN hizo por la Biología:

proporcionarán un marco unificador y ayudarán a explicar, una multitud de capacidades mentales, que hasta ahora han permanecido misteriosas e inaccesibles a los experimentos». Y el mismo explica como estos mecanismos han sido los responsables de la existencia de la cultura y civilización como condiciones únicas de los seres humanos y lo explica de la siguiente manera: “Retrocedamos en el tiempo entre 75.000 y 100.000 años, observemos la evolución humana, resulta que algo muy importante ocurrió hace unos 75.000 años. Hay una aparición repentina y una rápida extensión de una serie de destrezas que son propias de los seres humanos, como el uso de herramientas, el uso del fuego, el uso de refugios y, por supuesto, el lenguaje, y la capacidad de leer lo que alguien está pensando e interpretar la conducta de esa persona. Todo eso ocurrió de una forma relativamente rápida. A pesar de que el cerebro humano había alcanzado su tamaño actual hacía casi 300 o 400 mil años, hace 100.000 años todo esto ocurrió muy muy rápido. Y defiendo que lo que ocurrió fue la aparición repentina de un sistema sofisticado de neuronas espejo, que permitió emular e imitar las acciones de otras personas. De forma que cuando un miembro del grupo descubría algo accidentalmente, digamos el uso del fuego, o un tipo concreto de herramienta, en lugar de desaparecer gradualmente, se extendió rápidamente, horizontalmente por la población, o fue transmitido verticalmente a través de las generaciones. Un oso polar, para desarrollar el pelaje, tardará miles de generaciones, tal vez 100.000 años. Un ser humano, un niño, puede ver que sus padres matan un oso polar, y lo despellejan y colocan la piel sobre su cuerpo, y lo aprende en un solo paso. Lo que el oso polar tardó 100.000 años en aprender, él lo aprende en 5 minutos, tal vez en 10. Y una vez que lo aprende esto se extiende en proporciones geométricas por una población”. Por lo tanto, las neuronas en espejo como mínimo deben estar involucradas en la imitación y la emulación. Porque imitar un acto complejo requiere que mi cerebro adopte el punto de vista de la otra persona Esto es importante en la imitación y la emulación. (10)

 

También se ha demostrado que otras áreas donde las neuronas en espejo juegan un rol de suma importancia, son en el aprendizaje, el desarrollo del lenguaje, en los procesos de anticipación como en las actividades deportivas. Gracias al entendimiento de los circuitos de neuronas espejo se han desarrollado programas de rehabilitación con gran éxito. Se ha logrado demostrar que en Trastornos mentales como el autismo el síndrome de Asperger, la esquizofrenia y el Trastorno antisocial de personalidad muestran fallas en la activación de los circuitos de neuronas espejo. (11) (12) (6)

 

 

Objetivo

  • Objetivo

 

El presente trabajo tiene un objetivo de divulgación de la información y mediante este trabajo escrito y una presentación oral. Se dará a conocer la existencia y el descubrimiento de las neuronas espejo. Así como las áreas de investigación y futuras aplicaciones.

 

Buscando transmitir la importancia de que esta información sea de conocimiento universal. Mostrando a las personas como puede aplicar a su vida diaria estos conocimientos.

 

Además de ejecutar un experimento durante la exposición del tema “neuronas en espejo”, donde se demostrara de forma indirecta la existencia y funcionamiento de las neuronas espejo.

 

Justificación

El poder divulgar el tema “neuronas en espejo” tiene su relevancia en el conocimiento nuevos paradigmas de aprendizaje, logrando entender cómo se puede hacer más eficiente la transmisión de conocimientos.

Las implicaciones de este tema en el área de la salud son invaluables, ya que nos acercan a poder entender con mayor precisión los trastornos mentales como el autismo, la esquizofrenia, el síndrome de asperger; siendo estos trastornos hasta la actualidad entidades sin tratamiento curativo y que generan una gran discapacidad cognitiva.

 

No esta demás señalar que el lograr conocer este tema nos brinda herramientas para seguir avanzando en el entendimiento del comportamiento humano.

 

Pero la justificación principal además de la divulgación de la ciencia, es el poder incentivar a niños y jóvenes a incursionar en el área de las neurociencias, buscando fortalecer la investigación en este campo para el beneficio de la humanidad en la gran diversidad de áreas anteriormente mencionadas. (Salud, educación, aprendizaje, rehabilitación, desarrollo de lenguaje, relaciones humanas).

 

Hipótesis

Aun cuando el objetivo del presente trabajo es la divulgación científica. Durante la exposición del tema se aplicara un experimento para demostrar de forma indirecta la existencia y funcionamiento de las neuronas espejo.

 

De acuerdo a lo anterior nuestra hipótesis es:

 

Al mostrar a voluntarios participantes una serie de imágenes con valencia positiva (imágenes agradables) y/o imágenes con valencia negativa (imágenes desagradables), serán capaces de expresar sentimientos y emociones de empatía y por el contrario al mostrar imágenes sin valencia (imágenes con figuras no representativas de contextos emocionales), se evidenciara la dificultad de expresar un estado emocional generado por las imágenes.

Método (materiales y procedimiento)

El proceso que se realizara para la demostración indirecta de la existencia y funcionamiento de las neuronas en espejo será experimental.

 

Se recolectaron una serie de imágenes con valencia positiva (imágenes agradables) y con valencia negativa (imágenes desagradables) y con valencia neutra (imágenes sin contextos emocionales). Ver anexo 1

 

Se procederá a mostrar 10 imágenes a cada participante y las imágenes serán de la misma valencia (positiva, negativa o neutra). La valencia de las imágenes será seleccionada al azar por el participante. Mediante el apoyo de números aleatorios.

 

Para que el participante proceda a observar las imágenes, se le pedirá que pase a una cabina buscando generar privacidad y aislar estímulos externos. El participante estará en pleno conocimiento del objetivo del estudio.

 

Durante el proceso que le participante ve cada una de las imágenes se realizara una video filmación para documentar las gesticulaciones faciales de agrado y desagrado. Siempre con autorización por parte del participante

 

Una vez que termine el participante de visualizar cada una de las imágenes se le solicitara que nos dé una breve descripción de las emociones y sentimientos que experimento y se dará por terminado el experimento.

 

 

Debido a la utilización de imágenes y del requerimiento del uso de lenguaje verbal por los participantes, nuestro diseño experimental carece de aplicabilidad para personas con ceguera y/o sordomudos.

 

De igual manera este experimento no se realizara en aquellas personas que no deseen participar.

 

 

 

 

Galería Método

Resultados

Hasta el momento se ha aplicado la exposición a imágenes con valencia positiva a 5 personas, con valencia negativa a 5 personas y con valencia neutra a 5 personas.

 

Los resultados fueron expresados en la cantidad de gesticulaciones generadas documentadas por video filmación y las cantidades de emociones expresadas en número. Tabla 1

 

Participante Valencia Gesticulaciones Emociones expresadas.
1 + 4 3
2 + 5 4
3 + 3 4
4 + 7 6
5 + 8 5
Media   5.2 4.4
6 6 2
7 4 3
8 5 3
9 2 5
Media   4.25 3.25
10 0 1 2
11 0 0 0
12 0 2 1
13 0 0 1
14 0 0 2
15 0 1 1
Media   0.66 1.16

Tabla 1. Resultados de cada participante dados en número de gesticulaciones y número de emociones expresadas. Con expresión del valor de la media para gesticulaciones y emociones expresadas. + Valencia positiva, – valencia negativa, 0 valencia neutra.

 

Los resultados mostraron mayor número de gesticulaciones y expresión de emociones ante la exposición de imágenes positivas respecto de las negativas, pero esta diferencia no es estadísticamente significativa (p = 1.3) Pero la diferencia en gesticulaciones y expresión de emociones tanto de las imágenes con valencia positiva y negativa con respecto de las imágenes con valencia neutra si muestra significancia estadística (p < 0.05).

 

Si bien aún son pocos los participantes de este estudio. Se ha proyectado ampliar la muestra de estudio a cuando menos 100 participantes.

 

Hasta el momento la expresión de las emociones ha sido acorde con el tipo de valencia expresada. Es decir en las imágenes con valencia positiva, se expresan emociones como tranquilidad, alegría, paz, felicidad, etc… y en las de valencia negativa se expresan emociones como rabia, enojo, tristeza, coraje, etc. Y en las escasas emociones expresadas en las imágenes neutras se han referido sentimientos de tranquilidad, alegría o frases como “nada, cansancio, aburrido”.

Galería Resultados

Discusión

El experimento realizado si bien se limita a demostrar la existencia y función de las neuronas en espejo en el área emocional, nunca dejamos pasar por alto la importancia de las neuronas en espejo en otras áreas de las neurociencias, las ciencias sociales y la educación; e incluso es importante señalar que estos conocimientos se han aplicado a lo largo de los años sin estar consciente de ello en áreas como el comercio, la mercadotecnia y el ámbito laboral y actualmente con aplicaciones más dirigidas y sistematizadas en las áreas anteriormente mencionadas.

 

También es muy importante aclarar que  el experimento realizado es de apoyo para el objetivo principal del trabajo que es la divulgación científica. Ya que afortunadamente existen grandes investigaciones con estudios de electroencefalografía y resonancia magnética funcional que han demostrado el funcionamiento y existencia de las neuronas en espejo.

 

Por lo que consideramos que sería intrascendente  e innecesario el emplear recursos materiales y humanos en la búsqueda de replicar estudios ya realizados que requieren de una gran infraestructura y por lo tanto de un altísimo costo. Es así que pensamos que el uso de paradigmas como el empleo de las imágenes con valencia positiva, negativa y neutra. Son de fácil acceso y aplicabilidad para cualquier persona, así como con gran posibilidad de ser replicado sobre todo en el ámbito de la docencia.

 

Y por último quisiéramos expresar que una de las motivaciones principales de divulgar este tema, es que estamos convencidos que las neuronas en espejo si bien tienen un funcionamiento autónomo y que siempre han estado ahí como responsables de la evolución del ser humano como ser social y civilizado. Creemos teóricamente que si hacemos consciente la actividad de nuestras neuronas espejo; si ponemos atención a estas advertencias generadas en nuestro cerebro gracias a la conjunción neuronas espejo-teoría de la mente; lograremos en gran medida mejorar las relaciones humanas, buscando así la convivencia armónica y sana con nuestros semejantes. Quizá una visión simple pero con mucha factibilidad y practicidad.

Conclusiones

  1. La existencia dentro del grupo de neuronas ha logrado que se encuentre la base neurobiológica de la empatía, pero también de lo que se ha llamado ‘teoría de la mente’, o sea la capacidad de averiguar, sentir, anticipar las emociones de los demás

 

  1. Se cree que el retraimiento de los autistas, se debe a un defecto en este sistema de neuronas espejo, por lo que estos enfermos, al no ser capaces de entender ni adivinar las intenciones y la emociones de los demás, se retraen.

 

  1. Las neuronas en espejo al ser la base de la imitación, que ha sido y es fundamental para el aprendizaje en general, pero especialmente, para la transmisión de habilidades aprendidas, como la fabricación de utensilios y herramientas, así como del lenguaje y de la cultura en general.

 

  1. Las neuronas en espejo representan un área de las neurociencias de especial atención que requiere de futuros investigadores que ayuden a ampliar los conocimientos y aplicaciones en esta área.

 

Bibliografía

  1. G., Lockhart R. Hamilton. ANATOMIA HUMANA. México : Interamericana S.A., 1965. pág. 264.


(PJ-80-MS) Neuronas espejo

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography