Métodos instrumentales de estudio de la función cerebral

Registro macroscópico: Potenciales evocados y MEG

Para determinar el estado de los sistemas aferentes del cerebro se utiliza el registro de potenciales evocados (PE). Este método registra los potenciales eléctricos que surgen durante la estimulación breve de los receptores periféricos o de las estructuras del SNC.

Los potenciales evocados son complejos estereotipados de oscilaciones cuya forma refleja el estado funcional de las estructuras nerviosas. La característica más importante de los PE es la presencia de un período latente estrictamente definido (el tiempo transcurrido desde la aplicación del estímulo hasta la aparición de la respuesta). Estas oscilaciones se distinguen claramente de los cambios en el ritmo de fondo habitual.

El método de los PE se aplica para la localización de funciones, en particular, para la búsqueda de las zonas de proyección de los analizadores. Para ello:

1. Se estimulan repetidamente los sistemas sensoriales a diferentes niveles (receptores, troncos nerviosos, núcleos de relevo).
2. Se desplazan los electrodos por la superficie del cerebro para registrar la actividad.
3. Se determina el área donde las respuestas alcanzan su máxima expresión.

Como resultado, el investigador revela los contornos precisos de la zona cortical donde terminan las vías de un analizador específico.

Otro método funcional importante es la magnetoencefalografía (MEG). Se utiliza para buscar las áreas del cerebro activas durante la resolución de tareas y para analizar alteraciones en condiciones patológicas. En comparación con el EEG, el método posee una mayor precisión de resolución espacial (hasta 5 mm) y, en comparación con la fMRI y el PET, una velocidad de obtención de señal ultraalta (alrededor de 1 ms).

Estudio de la actividad de neuronas individuales

Para registrar la actividad de impulsos de neuronas individuales, se aplica la técnica de microelectrodos. Los objetos de estudio son células nerviosas en cultivo tisular, ganglios de invertebrados (por ejemplo, del caracol de viña) y células del SNC de animales vertebrados bajo anestesia.

La mejor calidad de registro se logra utilizando microelectrodos de vidrio. La variante más compleja, pero al mismo tiempo más informativa, es el registro de la actividad de impulsos en condiciones de comportamiento libre del objeto.

Existe también un análogo sin contacto: el registro óptico de la actividad de impulsos. Este permite seguir la propagación de la excitación a lo largo de las fibras sin necesidad de microelectrodos. La esencia del método es la siguiente:

• Se introducen colorantes especiales en el tejido que se unen a la membrana celular.
• Al cambiar el potencial de membrana, esta modifica su absorción de luz o provoca la fluorescencia de la célula.
• El flujo luminoso modulado pasa a través de fibra óptica, se amplifica y se convierte en una señal eléctrica.

Estudio de los mecanismos moleculares y la quimiosensibilidad

Una de las técnicas neurofisiológicas más sutiles es la microionoforesis. Permite registrar simultáneamente los impulsos eléctricos de una neurona individual y suministrarle sustancias biológicamente activas (SBA) en dosis controladas. Técnicamente, esto se realiza mediante un electrodo de vidrio multicanal. Las sustancias se administran desde sus troncos individuales directamente en la zona de ubicación de la célula o en el interior de la propia estructura.

Esto abre el camino hacia el análisis farmacológico de la actividad neuronal. El método permite estudiar la quimiosensibilidad de la célula nerviosa frente a diversos agentes:

• Mediadores clásicos (acetilcolina, catecolaminas);
• Mediadores peptídicos;
• Bloqueadores de la síntesis proteica y otras sustancias.

Análisis de la actividad neuronal en el acto conductual

Los métodos instrumentales modernos permiten correlacionar el trabajo celular con las etapas de un comportamiento dirigido a un objetivo. Como ejemplo, se examina una neurona de la corteza visual de un gato durante la elaboración de un reflejo condicionado alimentario.

Se registra el neuronograma (actividad de espigas) y se construyen histogramas sumarios (donde el eje vertical muestra el número de impulsos y el ancho del canal temporal es de 50 ms).

En los gráficos se puede rastrear la respuesta de la célula visual no solo ante un estímulo adecuado (luz), sino también ante un estímulo condicionado de otra modalidad (sonido). Al mismo tiempo, se aprecia claramente la dinámica de la actividad neuronal en las diferentes etapas del comportamiento:

1. En el momento de la activación de la señal condicionada (luz o sonido).
2. Durante la presión de la palanca por parte del animal (reacción instrumental).
3. En el momento de la aparición del refuerzo en el comedero (leche).
4. Al comenzar el consumo de alimento (lamido).

Preguntas de clases y exámenes

Qué más repasar sobre el tema

• Características de la generación de ondas lentas del rango delta y ritmos del rango alfa
• Localización de las zonas asociativas de la corteza y de los núcleos subcorticales
• Estructura y funciones de la membrana mitocondrial y de la hendidura sináptica
• Mecanismos detallados de la quimiosensibilidad celular a los mediadores peptídicos

Otros temas de la sección «Fisiología general del SNC»

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