emoción memoria 2010

Neurobiología de las emociones y de la
memoria
Curso Fisiología 2010
Annabel Ferreira
¿Qué son las emociones?
“¿Son productos mágicos o el resultado de
procesos fisiológicos que dependen de un
mecanismo neuroanatómico?”
En “A proposed mechanism for emotion” James Papez, 1937
Las emociones tienen aspectos objetivos y
subjetivos
Emociones: reacción afectiva (a menudo inconsciente) y reacción
subjetiva (sentimiento emocional consciente)
Damasio: los procesos emocionales son objetivos aunque el
sentimiento consciente sea subjetivo. El término emoción debe ser
usado para designar todas las respuestas cuya percepción consciente
llamamos sentimiento.
LeDoux: el miedo es una reacción afectiva que debe ser estudiada de
una manera objetiva. Se lo puede estudiar en animales.
¿Qué son las emociones?
Tienen 3 componentes:
Comportamental: vocalizaciones,
arousal, agresión, etc
Fisiológico: frecuencia cardíaca,
sudoración de palma de las manos,
piloerección, midriasis.
Subjetivo : sentimiento emocional
¿Se pueden estudiar en animales?
Las emociones son producto de la evoluciòn.
Similitud de ciertas respuestas comportamentales y fisiológicas
entre el hombre y los animales. Darwin, 1872
El hipotálamo
El hipotálamo sería el centro regulador de las respuestas
comportamentales y vegetativas relacionadas a las emociones
Cannon-Bard (1929).
Estimulación eléctrica en el hipotálamo de gatos decorticados (Hess,
1949).
Sham rage: HM
Predación: HL
La importancia de la amígdala
La amígdala regula procesos que le asignan a la experiencia
sensorial un contenido emocional.
La amígdala recibe información de la corteza
parasensorial y paralímbica y del hipotálamo
Corteza parasensorial
uni- y polimodal
Corteza paralímbica
(prefrontal ventromedial)
Amígdala
Hipotálamo
Síndrome de Klüver-Bucy (1930)
La remoción de los lóbulos temporales (incluyendo a la
amígdala) de monos: “amnesia psíquica”
1.Pérdida de neofobia y miedo (personas, objetos)
2. Agnosia visual (No reconocen objetos)
3.Hiper-oralidad y necesidad de investigar cada objeto
(hipermetamorfosis
4.Pérdida de la agresividad: docilidad
5.Comportamiento sexual alterado (frente a estímulos
inadecuados)
5.Ceguera psíquica, indiferencia emocional
Si son dominantes, pierden la jerarquía, rechazo social.
Síndrome de Klüber Bucy en humanos: tendencias orales,
aplanamiento
afectivo/indiferencia
emocional,
contactos
sexuales inadecuados (R. Lilly et al., 1983).
Epilepsia del lóbulo temporal incluyendo la
amígdala provoca cambios emocionales
(Geschwind, 1983)
1.Experiencias subjetivas con una fuerte carga emocional
2.Necesidad de asignar un fuerte valor emocional a estímulos
irrelevantes
3.Hipergrafía (Dostojevsky)
4.Aumento de la agresividad
5.Disminución de la actividad sexual
Contacto sobredimensionado entre la cognición y la emoción
(entre la corteza y la amígdala).
Aumento de la actividad eléctrica en el lóbulo temporal
(amígdala) en 3 pacientes epilépticos cuando pensaban en Dios:
Inclinación a creer en un ser superior en situaciones de miedo.
Vilayanur Ramachandran.
Lesiones en amígdala: imposibilidad de reconocer
expresiones de miedo
Lesiones que afectan la amígdala
en humanos:
pueden reconocer caras pero no
pueden reconocer la expresión
emocional del miedo.
Adolphs et al (1994)
La amígdala y la respuesta de miedo
(Ledoux, 2002)
• La
amígdala
recibe
conexiones
del
tálamo
sensorial y del bulbo olfatorio:
información
rápida
desde
mundo
exterior:
permite
coordinar
una
respuesta
rápida frente al peligro.
Tálamo
visual
Corteza visual
Amígdala
Frecuencia cardíaca
presión
Músculos
• La corteza recibe información
del
tálamo:
elaboración
perceptual sofisticada y más
lenta.
Permite
verificar
posteriormente el peligro y
frenar la respuesta emocional
vía conexiones a la amígdala.
• Sentimiento emocional
Aprendizaje de miedo
Condicionamiento de miedo: formación de una memoria emocional
(Little Albert: 11 meses. Watson y Rayner, 1912)
Amígdala y miedo condicionado
Asociación entre ruido fuerte y luz de un cierto color
(Bechara et al., Science, 1995)
Lesiones en amígdala: respuesta
cognitiva, declarativa, no emocional.
Lesiones en hipocampo: respuesta
emocional, no cognitiva.
Amígdala
Sin
amígda
la
Sin
hipoc
ampo
Sin
Amígd
ala ni
hipoca
mpo
Hipocampo
Conductancia de la piel
Memoria
declarativa
Amígdala y memoria de miedo
Amígdala: Relacionada al aprendizaje de miedo condicionado en
humanos, primates, roedores.
Respuesta resistente a la extinción.
Se activa por estímulos que se asocien al evento de miedo.
Lesiones en amígdala; impiden el condicionamiento de miedo.
Paciente B.P. Síndrome de Urbach-Wiethe (daños bilaterales en la
amígdala): Olvida acontecimientos con contenido fuertemente
emocional.
Síndrome de estrés post-traumático
Hiper-activación de la amígdala y de la corteza prefrontal
y frontal del hemisferio derecho y reducción de la
actividad del área de Broca en el hemisferio izquierdo:
incapacidad de describir las sensaciones traumáticas
con palabras.
Depresión: Hiper-activación de amígdala y de la corteza
prefrontal: solo durante los episodios depresivos. La
hiperactividad se detecta durante el sueño: primero
hiperactividad y luego síntomas depresivos (W. Drevets)
Ansiedad: Hiperactividad en amígdala. GABA
¿Se puede tener acceso a la memoria emocional?
Está
controlada
por
otros
independientemente de la conciencia.
sistemas
que
operan
El evento traumático puede recordarse como forma de memoria
declarativa pero la memoria emocional tendría acceso a la
conciencia solo a través de sus consecuencias: respuestas
autónomas, endócrinas, tensión, ansiedad, etc
Estas consecuencias corporales junto con la memoria declarativa
del evento traumático forma una nueva memoria: reconsolidación.
La emoción no sería solamente una memoria inconsciente sino que
ejercería una poderosa influencia en procesos de memoria
declarativa; la amígdala juega un papel esencial en la modulación y
la fuerza de la formación de memorias (McGaugh)
Expresiones somáticas, conductuales y cognitivas de
las emociones
Corteza parasensorial uni- y
polimodal
Corteza paralímbica (prefrontal ventromedial)
Amígdala
Hipotálamo
Estriado
Auto-estimulación: áreas de reforzamiento positivo
(James Olds, 1973)
Sitios del auto-estimulación reciben proyecciones dopaminérgicas:
Hipótesis de Wise: el sistema DA controlaría procesos relacionados
al placer, premio, reforzamiento positivo.
La motivación por incentivos implica dos
procesos: “liking” y “wanting” (Berridge y Robinson, 1998)
• “Liking”: gusto, impacto hedónico. La respuesta emocional o
reacción neurofisiológica gatillada por el estímulo placentero (EI
o EC). Opiodes y GABA en la corteza del Nacc
• “Wanting”: deseo, valor motivacional del mismo estímulo, no su
impacto hedónico. Sistema DA mesolìmbico.
“Liking” sin “wanting”: bloqueo de la NT. DA mesolímbica
“Wanting” sin “liking”: sensibilización en adictos
¿Cómo medir objetivamente la reacción emocional: “liking”?
Berridge, 2003
Memoria
The Persistence of Memory, Dali, 1931
Memoria y aprendizaje: ejemplos de la plasticidad neural
Aprendizaje: Cambio en el sistema nervioso que resulta de la
experiencia y origina cambios conductuales adaptativos y
duraderos que pueden ser evaluados (Kandel, 1992).
Memoria: almacenamiento, retención y
experiencias previas (Squire, 1987, Kandel, 1992)
evocación
de
Aprendizaje y memoria son dos procesos íntimamente
relacionados que constituyen dos momentos en el
procesamiento de la información proveniente de los sentidos
(Fuster, 2001).
.
Memoria declarativa, explícita
1. Episódica: memoria basada en experiencias propias. (individual)
2. Semántica: Lenguaje y conocimientos generales del mundo
(compartida con otros)
3. La memoria autobiográfica (memoria de la vida de un individuo)
combina elementos de ambas memorias
Requiere una representación relacional con el pasado: Lóbulo
temporal-hipocampo: saber qué
Memoria y aprendizaje no-declarativos
Memoria procedimental o procedural: saber cómo
Se desarrolla antes que la declarativa
Sistema de acciones aprendidas: costumbres y hábitos
Se manifiesta en el comportamiento (ej. motor)
Reglas cognitivas
Evocación implícita o inconsciente
Estriado,Cerebelo,Corteza Motora
Memoria perceptual
Reconocimiento inmediato del objeto
Priming: H P O A: Hipocampo
Evocación inconsciente (implícita).
Neocorteza
Aprendizaje asociativo
Condicionamiento clásico e instrumental
Amígdala
Aprendizaje no asociativo
Habituación
Sensibilización
Memoria declarativa
HM tiene afectada la memoria declarativa pero puede formar memorias
no-declarativas: extirpación del lóbulo temporal incluyendo al
hipocampo
HM: “El presente desaparece en el olvido”: extirpación de hipocampo
y giro parahipocampal: amnesia anterógrada.
Cerebro
normal
De Corkin, 2002 Nature Rev. Neurosci. 3: 153-160
Hipocampo: importante para la formación de nuevas
memorias (anterógradas)
H.M. Alzheimer, niños menores de 3 años o individuos con
lesiones en el sistema hipocampal: no pueden formar
nuevas memorias de carácter declarativo (Nadler).
Conservan
memorias
de
carácter
procedimental:
aprendizaje
perceptivo,
condicionamiento
clásico,
instrumental y motor.
Aprendizaje relacional en animales (modelo de memoria declarativa).
Lesión en hipocampo: no pueden resolver: “delayed non-matching to
sample task” pero pueden discrimnar entre colores (M.Mishkin).
¿Cómo se almacena la información?
La memoria declarativa se almacena en redes
neuronales en la corteza cerebral
La información va de la corteza al hipocampo y de ahi a la corteza
nuevamente vía el giro parahipocampal: consolidación de la
memoria.
La memoria declarativa está representada en redes ampliamente
distribuidas, interactivas y que se superponen unas con otras en la
corteza cerebral (redundancia).
Los aspectos específicos de cada evento se almacenan en distintas
áreas de la corteza de acuerdo a la modalidad sensorial, a la
actividad motora o cognitiva en una red neuronal.
La activación de uno de los puntos, activa toda la red.
La interacción entre distintas áreas de la corteza participan en la
representación del evento global.
Memorias: consisten en redes ampliamente distribuidas formadas por
neuronas cuyas sinapsis están moduladas por la experiencia (J. Fuster,
2007)
Memoria de ejecución
en la corteza frontal
Memoria perceptual en
la corteza posterior
Redes neurales que se interesectan y superponen: una neurona puede
ser parte de muchas redes, por lo tanto de muchas memorias
Hipocampo: mapas cognitivos de ubicación espacial
(Laberinto de agua de Morris)
¿Dónde está el secreto de la memoria?
Potenciación a largo plazo (LTP)
Modelo de memoria celular en el hipocampo y en la amígdala
Si se estimula la vía perforante que lleva informaciòn al hipocampo
por estímulos breves y de alta frecuencia (tetanización) se produce
un aumento duradero de la efectividad sináptica sobre la neurona
postsináptica: menor cantidad de NT es necesaria para depolarizar a
la
neurona
postsináptica.
Hipocampo
LTP: neuronas glutamatérgicas, receptor NMDA
.
1.
2.
3.
5.
Estimulación de alta frecuencia: desplaza el Mg++
del canal NMDA: entra Ca++; actvia kinasas
dependientes de Ca++
Ca-calmodulin kinasa fosforila canales AMPA:
entra màs Na+
Un mensajero es enviado de forma retrógrada a la
presinapsis, aumenta la liberaciòn de GLu.
AMPc kinasa entra al nùcleo de la célula y
promueve la sìntesis proteica y cambios
estructurales: formaciòn de nuevas sinapisis
Hipótesis de LTP
Inducción: estimulación de receptores NMDA
seguida de cascada de procesos dependientes del Ca
2+.
Expresión: Cambios en las propiedades del receptor
AMPA
Creación de nuevas sinapsis
Recolocación de receptores
Cambios en las propiedades del canal
Estabilización: modificaciones estructurales
Nuevas espinas dendríticas: mayor efectividad
sinàptica
Síntesis proteica local
La LTP se asocia a la formación de nuevas sinápsis
El hipocampo en diálogo con la corteza
Hipocampo
Vía
perforante
Corteza entorhinal
Giro parahipocampal
Corteza parasensorial
uni y polimodal
Los estímulos se analizan en áreas sensoriales primarias y de asociación unimodales y
polimodales y se asocian con el análisis motor en la corteza prefrontal.
De la corteza prefrontal, a la paralímbica y al giro parahipocampal
Del giro parahipocampal y de la corteza entorhinal al hipocampo (haz perforante:
GLUTAMATO).
Del hipocampo al giro parahipocampal y a la corteza: memoria de larga duraciòn
En resumen:
El lóbulo temporal ventromedial incluyendo al giro
parahipocampal y al hipocampo: formación de memorias
declarativas.
Lesiones producen pérdidas globales de la información:
verbal, no verbal, sensorial, cognitiva, etc.
Corteza: almacenamiento y retención de memorias en redes
distribuidas e interactivas. Lesiones producen pérdidas
selectivas de información, dependiendo del área cortical:
•Asterognosia (tacto): corteza sensorial primaria (parietal)
•Apraxia (movimiento): corteza motora primaria (frontal)
•Afasia (ej. anómica): corteza temporal.
•Prosopagnosia (imposibilidad de reconocer rostros: corteza
visual parasensorial.
La memoria declarativa puede estar ausente por:
1) interferencias en la codificación o consolidación
2) se borró en el transcurso del tiempo
3) lesiones o enfermedades en el SNC
4) estados particulares del sujeto
La memoria puede sufrir cambios:
1) interferencias antes y después de su consolidación
(electroshock, accidentes, drogas)
2) reconsolidación: cada vez que se recuerda algo la memoria se
altera. Nueva información puede incluirse al trazo original. Al
evocarla se reactivan los nuevos trazos junto a los viejos
Memorias falsas
Otra área importante para la memoria declarativa:
Corteza prefrontal dorsolateral: memoria de trabajo, codificación y
evocación.
Memoria de trabajo: es la retención activa (consciente) de la
información destinada a la realización de una acción para resolver un
problema o alcanzar una meta (Fuster, 2007).
Niños menores a 10 meses: ausencia de “permanencia del objeto”.
(Piaget). Falta de maduración de la c prefrontal (Goldman-Rabik)
Codificación de información verbal, semántica: activacion de c.
prefrontal izquierda
Codificación de información no verbal: activación de c prefrontal
derecha
Evocación: activación de la c prefrontal y del hipocampo.
Lesiones en la corteza prefrontal: fallas en encontrar la
fuente de la memoria
Dificultad para encontrar la fuente de la información.
Reconocimiento falso
No recuerda algunos eventos del pasado.
Negación.
Confabulación
Síndrome de Korsakoff: daño en el TMD directamente conectado a la c
prefrontal. Causa: alcoholismo y déficit nutricional (carencia de vitamina B,
tiamina).
Reconocimiento del sonido de palabras verdaderas: aumento de actividad en
hipocampo y de c. primaria sensorial y unimodal,
Reconocimiento falso: solo hipocampo. (D. Schacter)
Bases moleculares de la memoria
Aplysia
branquias
Habituación:
Reducción de la retracción de las branquias por una estimulación repetida
Sensibilización;
aumento de la retracción de la branquia cuando se da un choque
Condicionamiento clásico:
EI: choque: retracción de la branquia,
EN (neutro) choque suave: no produce retracción de la branquia
Asociación entre EN y EI.
EN se transforma en EC y produce retracción
Habituación
Reducción de la amplitud de la retracción de las branquias cuando se
repite el estímulo tactil en esas zonas (neuronas sensoriales).
1.
estimulación
repetida
neuronas sensoriales:
de
2.
reducción de la entrada de
Ca2+
a
la
terminal
presináptica (los canales de
Ca2+ se vuelven menos
efectivos cuando se abren
repetidamente):
3.
reducción de la liberación de
neurotransmisor:
4.
potenciales
excitatorios
amplitud:
5.
menor
activación
motoneurona:
6.
menor efecto sobre el músculo
inervado.
sinápticos
de
menor
de
la
Sensibilización: incremento de la respuesta motora (retracción de la
branquia y del sifón) como consecuencia de la acción de un estímulo
aversivo (descargas eléctricas en la piel de la cabeza o de la cola).
Sensibilización
Se libera 5 HT desde la n sensorial de
la zona del choque (L29) a terminal de la
n sensoria (L7).
La 5 HT se une a su rec.en la terminal
de la n. Sensorial L7.
Se activa proteína G que está acoplada
a una adenylato cyclasa que estimula la
producción de AMPc que activa protein
kinasas A. Estas se unen a grupos
fosfato en el canal de K y lo cierran
Corrientes de K reducidas:
la célula está más tiempo depolarizada>entra más calcio-->
mayor cantidad de NT liberado-->
mayor amplitud de los potenciales de
acción excitatorios en la postsinapsis
(motoneurona).
Disminución del umbral de disparo de
potenciales de acción
La sensibilizaciòn prolongada aumenta el número de
conexiones sinápticas
Condicionamiento clásico
EI: choque: provoca la activación de la motoneurona: sensiblización.
Asociación entre agua en el sifón o choque suave que no produce retracción con choque (EI)
EC: choque suave previamente asociado a EI: retracción de la branquia
El Ca2+ se une a la calmodulina que activa adenylato ciclasa para que produzca cAMP. Más cAMP:
más protein kinasas dependientes de cAMP: fosforilación y cierre de canales de K: se prolonga la
despolarización de la presinapsis. Además mayor entrada de Ca2+, mayor liberación de NT.
El aprendizaje ocurre cuando coincide un pulso de Ca2+ presináptico con la activación de la
adenylato cyclasa por la proteina G que estimula la producción de AMPc. La memoria ocurre cuando
se cierran los canales de K por fosforilación y una mayor cantidad de neurotransmisor es liberado.
¿La biología nos prepara para aprender?
Imo: hace extensión cultural entre los monos
Bibliografía:
Fundamental Neuroscience: Kandel
Neurobiology: Shepherd (Capítulos: 28 y 29)
Emotion, memory and the brain.Le Doux