El sistema mente-cerebro, una aproximación cognitiva

1
Ciencias Cognoscitivas de Costa Rica


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2

NEURONISMO, HOLISMO, SISTEMISMO

• Neuronismo o atomismo: Las neuronas aisladas
tienen algunas capacidades mentales. Algunas neuronas
son capaces de tomar decisiones.

• Holismo: Capacidades mentales al cerebro como
totalidad o algún alma o mente inmaterial. Leyes de Lashley
de acción de masa y equipotencial del cerebro. Teoría holográfica de
la memoria.

• Sistemismo: Cerebro: sistema de subsistemas
especializados u órganos
3

Sistemismo
• Todo sistema σ tiene:
• 1)una composición C(σ)(el conjunto de los
componentes)
• 2)Un entonrno E(σ)(el conjunto de las cosas que no
son componentes del sistema y que actúan sobre
esos componentes o son influidos por ellos),
• 3)una estructura S(σ)( el conjunto de las relaciones,
en particular conexiones o enlaces entre los com
ponentes)
4

Sistemismo
• La conducta es una manifestación
externa de procesos neurales, estos
incluyen algunos que no son ostensivos,
ejemplo de los cuales pueden ser sentir,
imaginar, soñar, desear y razonar.
• Ni la función psíquica, ni la conducta
existen en sí mismas. El que hace el
comportamiento es el organismo en su
totalidad o algún susbistema suyo.
5

Sistemismo
• Mononismo psiconeural:
• No existe mente independiente del cerebro, y
mucho menos paralela a él o en interconexión.
• La mente no es más que la colección de
funciones (actividades, sucesos) de un SNC
extremadamente complejo.
• Todos los estados mentales son estados
cerebrales pero el recíproco no es válido

6

Estados neuronales/mentales por medio del
PET

7

Sistemismo
• Los estados mentales constituyen un
subconjunto del conjunto de lo estados
cerebrales, que a su vez están incluidos
dentro de los estados posibles del
organismo.
• Todo proceso mental es un proceso cerebral
que por lo tanto, se puede representar como
un arco de curva en el espacio de los
estados cerebrales.
8

Sistemismo

• Sistema nervioso central
• El sistema nervioso central: SNC es un biosistema
sumamente complejo que, además de procesar inputs
y controlar outputs, se encuentra en actividad
autónoma constante. 9

Sistema Nervioso
• El sistema nervioso
consta de una serie de
biosistemas o
neuronas, que son
células alargadas,
especializadas en la
conducción de
minúsculas
excitaciones de un
punto a otro
10

Sistemismo
• Niveles diferentes:
• a) Subcelular: membranas
neurales, conexiones
sinápticas, dendritas.
• b)Celular: neuronas y
neuroglias
• c)Microsistemas neurales:
sistemas multineuronales
(asambleas itinerantes de
cientos, miles e incluso
millones de neuronas)
11

Sistemismo
• Macrosistemas neurales: sistemas de cientos de
miles de millones de microsistemas neurales.
• En los primates se encuentran los siguientes niveles:

• i) Sistema somatoestésico
• Sistemas visual y auditivo

• Sistema regulador de temperatura

• Cortex no comprometido

• ii)Hemisferios cerebrales

• iii)Cerebro
12

Sistemismo

• Macrosistemas neurales:
• iv)Sistema nervioso central (SNC) o cerebro más médula
espinal
• v)Sistema nervioso(SN) o SNC más centros nerviosos
periféricos
13

Sistemismo
• Macrosistemas
neurales:

• vi)Sistema
neuroendocrino(SNE) o
SNC más glándulas
endocrinas (v.g.
Glándula pitutitaria
(hipófisis), suprarenal,
etc.).
14

Sistemismo
• Organismo:

• Pequeñas agrupaciones (sistema
formado por animales que interactúan
directamente; por ejemplo, familia,
horda, o cuadrilla de trabajadores)

15

Sistemismo
• Identificación de los sistemas, subsistemas
y supersistemas neurales:
• i) Anatómica(topográfica)
• iii) Fisiológica(funcional)
• iii) Anato-fisiológica
• Algunos sistemas poseen componentes
permanentes, mientras otros no los poseen
16

Sistemismo
• Sistema de componentes
permanentes:
• i)Sistema visual,
componentes localizables
anatómicamente: los ojos,
los nervios ópticos, el tracto
óptico, en núcleo geniculado
lateral y el cortex visual.
• ii)Columnas verticales de
neuronas en las capas del
cortex visual.
17

Sistemismo
• Definiciones 1.1 : Un
sistema es un sistema
nervioso si y sólo si es
un biosistema tal que:

• 1) Está compuesto de

células(vivas)

• 2) Es o ha sido parte

propia de un animal

pluriceluar

18

Sistemismo
• 3) Su estructura incluye:

• a) la regulación o el control
de alguna de las
biofunciones del animal, y
• b) la detección de sucesos
internos y ambientales y la
transmisión de señales
provocadas por esos
sucesos
19

Sistemismo
• El sistema nervioso de los
vertebrados posee otra
propiedad: interactúa
directamente con todos
los demás sistemas del
animal.
• El sistema nervioso de los
vertebrados superiores
procesa y genera
información
20

Biosistemas

• 1.2. Un biosistema es un
sistema neural(o neuronal) sii
es un subsistema de un
sistema nervioso.

21

El Subsistema Nervioso Central, SNC
• El Sistema Nervioso
central o SNC:
• Se compone de del
subsistema
encefálico
(encéfalo) y el
subsistema espinal
(médula espinal),
que se extiende
hacia abajo por la
parte dorsal del
torax.
22

Subsistema nervioso periferico

• El subsistema nervioso
periférico:
Consiste en un conjunto de
nervios que conectan el
sistema nervioso central con
el resto del cuerpo
23

Subsistema nervioso periférico

El subsistema sistema nervioso
periférico, está compuesto a su vez
por:
a)Subsistema nervioso somático,
b)Subsistema nervioso autónomo

24


• Sistema nervioso somático:
• Sus neuronas hacen sinapsis sobre
los músculos esqueléticos y controlan
el movimiento voluntario. Sus cuerpos
se encuentran en la sustancia gris de
la médula espinal y sus axones van
directamente a los músculos que
controlan.
25

Sistema nervioso autónomo:
Sus subsistemas de neuronas
motoras controlan las respuestas
involuntarias.
Hacen sinapsis con el corazón y las
glándulas del sistema endocrino.
Controlado en parte por el
susbistema hipotalámico.
26

Subsistema nervioso
autónomo,
compuesto por:

a)Subsistema
nervioso simpático,

b)Subsistema
nervioso simpático
27


• Sistema nervioso simpático:
• Actúa sobre los órganos para
actividades que requieren mucha
energía. Acelera la frecuencia
cardíaca, dilata las pupilas,
expande los pulmones.
28

Subsistema nervioso
parasimpático:
La frecuencia cardiáca disminuye,
el tracto digestivo se pone activo
y las vías aéreas de los pulmones
se contraen.
29

Biosistemas

• 1.3. Un biosistema es una
neurona ( o célula
nerviosa) ssi es un
componente celular de un
sistema neural).
30

Biosistemas neuronales

• La función
primaria de la
neurona es
conectar
receptores con
efectores,
directa o
indirectamente
31

Sistemas neuronales
• Sistemas de
neuronas
receptoras:
• Son células
sensoriales
especializadas para
sensibilidad y
estimulación del
medio ambiente
32

Sistemas neuronales

• Sistemas de neuronas
efectoras:
Son células de los
músculos y glándulas
cuya actividad es
conducta
33

Sistemas neuronales

• Las sistema nervioso se
compone de los siguientes
subsisistemas de neuronas:
• Aferentes
• Eferentes
• Interneuronales
34

Sistemas neuronales

• Susistema de neuronas
aferentes:
• Conducen los receptores al
SNC y, en el interior de éste,
de los centros inferiores a los
superiores
35

Sistemas neuronales
• Subsistemas de
neuronas eferentes:
Conducen de los centros
superiores a los
inferiores, y del SNC a
los efectores
36

Sistemas neuronales

• Subsistmemas
interneuronales:
Conectan los diversos
puntos con el interior del
SNC.
37

Sistema encefálico

• El sistema encefálico
consta de los
siguientes
subsistemas(macro):
• Tallo cerebral, extremo
frontal del tubo
original(en el interior
del cráneo)
38

Sistema encefálico

• El cerebelo

• Los
hemisferios
cerebrales
39

Subsistema diencefálico
• El subsistema
diencefálico es el
extremo anterior del
tallo cerebral .
• A la vez en la mitad
superior constituye
los sistemas
denominados el
tálamo e hipotálamo
40

Subsistema diencefálico

• El sistema diéncéfalico
es anatómicamente
reconocible. Es dónde
los subsistemas de
hemisferios cerebrales
se fijan al subsistema
tallo y todas sus
complejas conexiones
con el resto del cerebro
y de la médula espinal,
pasan como un embudo
a través de esta región.
41

Susbistema talámico
• El subsistema
talámico o tálamo es
una unidad de paso
para las vías de los
sistemas de
neuronas aferentes,
y de todo el material
sensorial que va a la
corteza cerebral(con
excepción de las
excitaciones
olfativas).
42

Subsistema hipotalámico

• El sistema
hipotalámico
o hipotálamo:
tiene funciones
más bien
motoras que
sensitivas.
43

• Está estrechamente
conectado con los
subsistemas de los
hemisferios, pero
puede considerarse
como el nivel más
alto de organización
refleja en el
subistema del tallo
cerebral. 44


• En el subsistema
hipotalámico se encuentran
los centros de control para
el equilibrio hídrico, la
regulación de la
temperatura y el apetito
entre otros. 45


• Subsistema
hipotalámico y
procesos mentales:
• El reflejo no condicionado está
sujeto a algún control por parte
de los procesos mentales, pero
esto no significa que el
subsistema hipotalámico no
reciba influencia de la corteza-
muy al contrario. Sin embargo
en relación con una gran parte
de su actividad, la corteza no
parece necesaria.
46

Sistemas neurales comprometidos
• 1.4. Un sistema neural está
comprometido ( o es innato, o
preprogramado) si su
conectividad está determinada
genéticamente y es constante
desde el nacimiento o desde un
estadio concreto de desarrollo
del animal. Si no ocurre así,
entonces el sistema neural no
está comprometido (o es
modificable, o plástico o auto-
organizables).
47

Sistemas neurales comprometidos
• Lo anterior define
plasticidad neuronal,
no conductual. Se
caracterizan los
cambios de las
conexiones neurales,
no la modificación de
la conducta. La
primera implica la
segunda, pero el Mecanismos neuronales: Recompensa
recíprocro no es (trayecto púrpura), Condicionamiento/miedo
(amarillo), comportamiento social (azul).
válido.
48

Sistemas neurales plásticos
• 1.5.Se denomina psicón a cada
sistema neural plástico

49


• Postulado 1.1.
• Todos los animales que tienen el
sistema nervioso poseen sistemas
neuronales que están comprometidos y
algunos animales también tienen
sistemas neuronales que son plásticos
(o no comprometidos o
autoorganizables).
50

• Postulado 1.2.
• Los sistemas neuronales que
regulan el medio interno y las
biofunciones del animal recién
nacido está preprogramadas
(comprometidos).
51

• Postulado 1.3.
• Los sistemas neuronales plásticos (no
comprometidos) de un animal se
encuentran conectados unos con otros
formando otro sistema. A este
supersaistema se le denomina
supersistema plástico animal, P.
52

Aprendizaje
• Def. 1.6. Cualquier función
neuronal que involucre un sistema
neural plástico (un psicón) que
haya adquirido una conectividad
regular (es decir, que es constante
o varía con regularidad) se dice que
es aprendida. 53

Aprendizaje
El aprendizaje consiste en la
formación de sistemas neurales
•
nuevos, es decir, en el
establecimiento de conexiones
permanentes entre las neuronas o
en la facilidad para establecer
interconexiones neuronales efímeras
pero repetibles.
54

Aprendizaje

Algunas de las conexiones se
•
establecerán en sus comienzos
azarosamente; si poseen algún
valor biológico es posible que se
establezcan definitivamente (de una
vez por todas o gradualmente) y
que se repitan.
55

Aprendizaje
Se supone que el
aprendizaje se localiza
•
en el ser humano en el
hipotálamo, en la
formación reticular, en el
sistema motor
extrapiramidal, en el
cortex sensorial y en el
cortex frontal.
56

Aprendizaje
• Asiento del aprendizaje
• Se supone que la médula
espinal solo tiene
funciones reflejas y se
considera a los
hemisferios cerebrales
como asiento de los
procesos superiores de
aprendizaje.
57

Aprendizaje

 Def. 1.7. Un sistema σ en un instante
t tiene memoria (o memoriza) alguno
de sus estados pasados, si y sólo si,
el estado de σ en t, es función de
alguno de esos estados pasados.
58

Aprendizaje

 La propiedades peculiares de un sistema de
memoria son las siguientes:

a)Graba (aprende de memoria)
b)Almacena
c)Recuerda cuando le afectan estímulos
convenientes.
59

Aprendizaje
 Def. 1.8. Sea E una clase de sucesos o procesos
en un sistema neural (que incluye algún subsistema
plástico) de un animal a, y sea S la clase de los
estímulos (externos o internos) que a puede sentir o
detectar. Entonces decimos que a ha aprendido e ∈
E en presencia s ∈ S durante el intervalo de tiempo
(t1,t2) ,si y sólo si:
• 1)Antes de t1, cuando a se encontraba en presencia de s, en a
no aparecía e;
c 2)después de t2, cada vez que a siente s aparece también
60
e( es decir, a memorizó s) de Costa Rica
Ciencias Cognoscitivas

Aprendizaje
 Hipótesis de Hebb
sobre el aprendizaje:
• El aprendizaje consiste en
el reforazamiento de
conexiones sinápticas
(alteraciones sinápticas)

Existen diversos tipos de
conexiones sinápticas
relacionadas con el
aprendizaje
61

ALTERACIONES SINÁPTICAS DEL
APRENDIZAJE
• Problema: ¿Qué sucede en la
sinapsis cuando se aprende
algo?
• A partir de diversas
investigaciones
experimentales desde los
años 50´s del siglo XX,
Donald Hebb, planteó una
serie de conjeturas teóricas,
como heurística básica de la
psicobiología cognoscitiva
62

APRENDIZAJE
• La sinapsis es el lugar
donde la neurona
establece la conexión
con otra; es el punto
conmutador, el lugar
donde se decide la
dirección que el
“mensaje” nervioso
debe tomar
63

APRENDIZAJE
• Algunas
barreras(sinapsis) son
difíciles de pasar, otras
son fáciles, y a menudo
se da posibilidad de
elección (¿cuál de dos o
más pasos se seguirá
en este punto?).
• Supuesto: La
dificultad de
atravesar cualquier
sinapsis cambia con
el aprendizaje.
64

APRENDIZAJE

• Si la neurona A está en sinapsis con B
y C, la dificultad de pasarlas
determina si en una exictación, el
mensaje nervioso, que avanza por A,
seguirá B o C, ambos o ninguno

A B

Sinapsis con B y C C
65

APRENDIZAJE

• Aprender: Significa un cambio en la
dirección de los mensajes del SNC. A
consecuencia del principio de “todo o
nada”, que significa que, una vez
iniciada, una excitación en un axón ha
de recorrer todas sus ramas, la
desviación no es posible a medio
camino a lo largo de la fibra nerviosa.
Por consiguiente, ha de tener lugar en
la sinapsis.

66

APRENDIZAJE
• Algunos cambios del aprendizaje
consisten en la supresión de
respuestas –aprender a no hacer
algo-, o en la supresión de la
respuesta, cambiando su tipo.

• Esto lo realizan en parte las neuronas
inhibitorias, que se encuenran en todo
el SNC, su efecto es bloquear la
transmisión.

• La inhibición hace que la neurona del
otro lado de la sinapsis resulte
temporalmente difícil de excitar.
67

APRENDIZAJE: LA INHIBICIÓN

68

MECANISMOS PARA ESTABLECER CONEXIONES
SINÁPTICAS

Percepción de Percepción de
Luz sonido

c B
a
A b

d

Mecanismo para establecer conexiones sinápticas. A. es un grupo de
neuronas activas, de los que solamente uno se muestra completo; B,
un segundo grupo de neuronas activas al mismo tiempo, de los que
solo dos aparecen completos. Puesto que a y b actúan juntos, y un
axón de a se encuentra vecino a b, a se conectará con b(mejor
capacitado de facilitar)
69
Ciencias Cognoscitivas de Costa Rica 69

VIAS REVERBERATORIAS

CIRCUITO A
REVERBERANCIA

EXCITACIÓN CIRCUITO C

CIRCUITO B
Representación esquemática de una vía reverberatoria, cerrada o de
reingreso: cuando una excitación que ingresa activa A, A excita B y esta
a su vez se vuelve a excitar A, y así sucesivamente. La excitación
giratoria puede ser transmitida a órganos vía C.
70

APRENDIZAJE PERCEPTIVO

• Un sistema
neuronal puede
ser excitado por
otro sistema
neuronal, en lugar
de ser excitado
por su propia
estimulación
sensorial.

71

ASAMBLEAS CELULARES
• Sistemas neurales:
• Circuitos neurales y los ganglios,
• Asambleas Neuronales (Hebb, 1949)
• Poblaciones de neuronas(Freeman,
1973).
• Constelaciones trabajadoras(Luria, 1966)
• Pexos o sistemas neurales
intirenantes(Bindra, 1976)

72

ASAMBLEAS CELULARES

• La actividad de una
asamblea celular
consiste teóricamente
en percepción;
continúa en actividad
después de que la
estimulación
sensorial ha cesado
73

ASAMBLEAS CELULARES
• La actividad de las
Asambleas celulares
se trueca en
imaginación o
producción de ideas o
proceso mediador en
el caso que sea
excitada por otra
asamblea de células y
no sensorialmente
74

APRENDIZAJE PERCEPTIVO
Un niño a la vista de un rostro,
mano o botella de leche,
pisadas de su madre, el sabor
de la leche, el roce del dedo o
de un trozo de tela – excitan
una y otra vez grupos de
neuronas en la corteza.
Cuando ocurren estos eventos
siempre las mismas neuronas
son excitadas; más bien un
núcleo común de ellas se ve
excitado simultáneamente.
Muchas de estas neuronas
permenecen en circuito cerrado
e autoexcitación (asambleas
celulares).

75

APRENDIZAJE CONCEPTUAL

• Con la mayor claridad
en la diferenciación de
la percepción está
siendo establecido al
mismo tiempo los
cimientos de la
producción de ideas y
por consecuencia del
aprendizaje
conceptual.

76

Neuroimágenes: Escáneres

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El sistema mente-cerebro, una aproximación cognitiva

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