GENETICA-MEDIU-COMPORTAMENT

GENETICA-MEDIU-COMPORTAMENT

Stiintele comportamentului incearca sa identifice si sa explice legaturile dintre comportament si diferite structuri organice.

Urmatoarele structuri pot fi implicate in comportamentul uman:

• Genetica
• Neuroanatomie
• Neurochimie
• Neuroendocrinologie
• Neurofiziologie

1. Genetica

Genotip = constitutia genetica a individului, totalitatea genelor pe care le poseda el.

Fenotip = expresia genotipului prin interactiunea cu mediul, rezultatul, ceea ce este observabil.

similitudinile de comportament observate la gemeni au starnit interesul pentru acest domeniu.

majoritatea trasaturilor comportamentale sunt poligenice ceea ce face dificila izolarea genelor responsabile de un singur comportament.

Studiile familiale

intre membrii familiei exista asemanari comportamentale dar aici este vorba atat despre acelasi bagaj genetic cat si despre acelasi mediu.

o concluzie importanta a acestor studii priveste riscul relativ de a face schizofrenie : urmasii directi ai bolnavilor schizofrenici au un risc de 10 ori mai mare de a face boala.

Studiile bazate pe gemeni si adoptii

sunt utile pentru a diferentia ceea ce se datoreaza genelor (studii pe gemeni monozigoti) de ceea ce se datoreaza mai ales mediului comun (studii pe gemeni dizigoti)

s-a demonstrat ca gemenii univitelini (monozigoti) poseda in comun o serie de trasaturi comportamentale precum : preferintele religioase, interesele vocationale si ocupationale, atitudini sociale. Dovezile privind similaritatea inteligentei sunt foarte clare.

studiile bazate pe adoptii urmaresc comportamentul rudelor separate sau al gemenilor adoptati de familii diferite, luand in considerare atat familia genetica precum si pe cea adoptiva.

pentru a estima similaritatile datorate mediului, s-au comparat persoane care locuiesc impreuna dar neinrudite genetic (parintii adoptivi si copilul adoptat). Ex : copiii adoptati ai bolnavilor schizofrenici au un risc de a face boala egal cu cel din populatia generala.

2. Neuroanatomie

Sistemul nervos central a fost considerat prima data ca un substrat pentru comportament de catre Pavlov.

Rolul diferitelor componente ale SNC in comportament :

Hipotalamusul

i. Comportamentul alimentar

ii. Comportamentul sexual

iii. Comportamentul nictemeral (ritm somn-veghe)

iv. Comportamentul emotional

Talamusul

i. Declansarea informatiei senzoriale si transmiterea ei catre structurile superioare (statie de releu)

ii. Rol in controlul somnului si al starii de veghe

Sistemul limbic

• Septum

i. Mijloace comportamentale privind evitarea durerii si obtinerea placerii (pedeapsa-recompensa)

• Amigdala :

i. Comportament de invatare

ii. Memorie

iii. Comportament emotional

• Hipocamp

i. Memorie

Ganglionii bazali

i. Miscarea - principalul lor rol

ii. Dispozitie

iii. Memorie

Neocortexul - coordoneaza si integreaza totul

i. Construirea secventelor de miscare

ii. Discriminarea intre patternuri senzoriale complexe (ex. temporar si temporal)

iii. Capacitatea de gandire simbolica/abstracta - baza gandirii umane si a limbajului !

Arii cerebrale primare si de asociatie :

ariile cerebrale primare furnizeaza materia prima prin producerea informatiei senzoriale (ex. aria vizuala primara situata occipital pt vaz, aria temporala pt. auz, arii din lobul parietal pentru orientare spatiala si simt tactil). Tot ele pot initia miscarea.

ariile cerebrale de asociatie sunt implicate in procese mentale complexe precum perceptia, ideatia sau planificarea.

Doi lobi prezinta un interes deosebit din punctul de vedere al stiintelor comportamentului. Acestia sunt lobul temporal si, mai ales, lobul frontal.

Lobul temporal face legatura intre auz si limbaj.

Lobul temporal

1. tulburari ale receptiei auditive.
2. tulburarile receptiei vizuale.
3. tulburari afective si motivationale.
4. tulburari legate de memorie, atentie, gandire.
5. tulburari vestibulare.
6. tulburari olfactive.
7. tulburari gustative.
8. tulburari somn-veghe.
9. tulburari viscerale.
10. epilepsia temporala.

Structurile vechi reprezentate de amigdala si hipocamp coordoneaza importante functii vegetative si viscerale, participa la desfasurarea unor reactii fundamentale afectiv-emotionale si motivationale, regleaza functia oro-alimentara si au un rol principal in memoria de fixare.

Neocortexul temporal reprezinta capatul cortical al analizatorului acustic. Are un rol important in desfasurarea proceselor psihice si in limbaj.

Leziunile lobului temporal genereaza tulburari complexe de receptie auditiva, de recunoastere vizuala, tulburari ale sferei afective si motivationale. In cazul leziunilor iritative apar halucinatii auditive elementare de tipul vajaitului, pocniturilor, zgomotului dar si halucinatii complexe ( voci, melodii, etc.). Datorita proiectarii bilaterale a cailor auditive, lezarea unui singur lob temporal nu produce tulburari evidente de auz ci cel mult o moderata hipoacuzie la ureche opusa. Leziunile bilaterale pot determina aparitia unei surditati corticale.

Lobul frontal asigura functii variate si deosebit de complexe. Atentia, planificarea, abilitatile sociale, gandirea abstracta, memoria si anumite trasaturi de personalitate sunt toate apanajul sau. Descrierea acestor functii s-a realizat prin studierea comportamentului pacientilor cu leziuni cerebrale, inainte si dupa producerea lor.

Lobul frontal

1. tulburari ale sintezei eferente - hemipareza
2. tulburari de vorbire
3. tulburari de cunoastere ( ale sferei cognitive) : de perceptie, de gandire, memorie
4. tulburarea sferei afectiv- emotionale
5. tulburari vegetative.

In urma cu patru decenii rolul lobilor frontali era redus cu precadere la integrarea si comanda miscarilor voluntare si a vorbirii. Leziuni ale diferitelor zone din lobul frontal afecteaza componente ale organizarii psihocomportamentale. In 1930 KLEIST a realizat prima sinteza a simptomelor produse de leziunile lobului frontal pe care le-a reunit sub numele de tulburari alogice ale gandirii. Ele constau in :

pasivitatea si inertia proceselor intelectuale

imposibilitatea de a folosi structurile rationamentului logic

tulburarea capacitatii de mobilizare a spiritului critic

dezorganizarea sintezelor psihice superioare

abolirea capacitatiii de predictie a cursului viitor al evenimentelor.

Procesele constiente, cum ar fi gandirea, luarea deciziilor sunt controlate de lobii frontali ai cortexului.cortexulcelor doua emisfere cerebrale pare identic la prima vedere, insa o emisfera este de obicei dominanta ( la majoritatea, cea stanga). Unele functii au centrii doar intr-o singura emisfera, de exemlu, centrul vorbirii se gaseste de obicei in emsfera stanga. La unii stangaci centrul vorbirii se afla in dreapta. S-a identificat ai multe arii specifice asociate cu intelegerea siproducerea vorbirii.

Aria Broca

Broca a investigat pierderea vorbirii la un pacient si a identificat o arie afectata la nivelul cortexului cerebral, in stanga lobului frontal. O leziune similara a lobului frontal drept nu produce de obicei pierderea vorbirii. Se pare ca in aceasta arie cuvintele sunt formulate sau pregatite pentru vorbire ( producerea vorbiri implica si cortexul motorare controleaza limba, gura si laringele)

Indivizii care prezintadificultati in formularea cuvintelor ne indica faptul ca aria Broca este incomplet afectata. Substantivelesunt produseadesea la singular, iar de cele mai multe ori cuvintele neimportante sunt omise. Nu exista dificultati de intelegere a limbajului vorbit sau scris, ceea ce sugereazacaexista si alte arii cerebrale care snt responsabile pentru intelegereavorbirii.

Aria Wernicke

In 1874 Wernicke a identificat o arie in cortexul tempora al lobului stang implicata in intelegerea cuvintelor. Indivizii care prezinta leziuni in aceasta arie au dificultati in intelegerea cuvintelor. Ei pot auzi si articula cuvintele dar vorbirea este fara inteles iar intelegerea cuvintelor destul de limitata.

Girul angular

Reprezinta o arie cerebrala implicata in citire. Aceasta arie intervine in armonizarea cuvantului scris cu codul sau auditiv.

Experimentul lui Sperry

Pacientii sai au avut o operatie pe creier pentru a se preveni dezvoltarea acceselor epileptice amenintatoare pentru viata. Odata ce pacientul este recuperat dupa operatie, el este rugat sa execute o varietate de sarcini perceptuale. In 1968, Sperry raportase consecintele comportamentale, cognitive si perceptuale ale comisurotomiei, operatie care separacorpul calos si fibrele care conecteaza cele doua emisfere. Dupa operatie, pacientii ori n-au mai avut accese epileptice ori aveau doar accese minore. Se pare ca nimeni nu a avut modificari in planul personlitatii sau deteriorari ale inteligentei. Dar raspunsrile perceptual au fost afectate. Cele doua emisfere par sa functioneze independent una de cealalta, aproape ca doua creiere separate. Exemple:

1. daca se prezinta un stimul vizual in campul vizual drept iar raspunsul dat este adecvat si daca acelasi stimul este prezentat in campul vizual stang, pacientul raspunde ca si cum nu a vazut nimic inainte.
2. in citire si scriere, daca se prezinta un material vizual in campul vizual drept, materialul poate fi descris normal prin vorbire si citire, ele fiind mediate de emisfera cerebrala stanga. Cu toate acestea, daca un obiect este prezentat in campul vizual stang, pacientii sunt incapabili sa il denumeasca si nu pot selecta un obiect similar dintr-o alegere de obiecte disponibile. In ambele cauri, informatia nu pare sa treaca dintr-o emisfera in alta. Fiecare emisfera a executat ceea ce este mai bine, dar in mod independent una de alta.

Mackay (1987) a investigat daca pacientii cu "creier injumatatit" demonstreaza sau nu doua forme distincte de constiinta sau liber arbitru, insa el a stabilit ca exista o insuficienta dovada pentru a afirma acest lucru desi, ocazional, pacientii par sa fie inconstienti de decizile luate de o emisfera sau alta.

Lobul parietal

1. tulburari de sensibilitate
2. tulburari de orientare spatiala
3. tulburari ale operatiilor logico-gramaticale
4. tulburari ale operatiilor de calcul
5. tulburari ataxice, de echilibru, de gust, oculomotorii

Lobul occipital

1. tulburarea senzorialitatii vizuale
2. tulburarea perceptiei obiectuale
3. cecitatea psihica

In functie de intinderea leziunii, de localizarea ei si de situarea unilaterala sau bilaterala se produc forme si grade diferite de tulburare a campului vizual. Leziunile partiale uni si bilaterale ale lobului occipital duc la ingustarea sau fragmentarea campului vizual. In perceptie, tulburarile de camp vizual se manifesta prin reducerea volumului adica a numarului de obiecte sesizabile si constientizabile fiind omise cele dintr-o jumatate sau alta a campului vizual.

Cecitatea corticala este rar intalnita. Ea se manifesta prin pierderea totala a vederii, prin nedistingerea formei , culorilor si luminii. Reflexele de clipire la amenintare si iluminare sunt abolite. Halucinatiile vizuale elementare si complexe sunt frecvenet.

La bolnavii cu leziuni ale anumitor zone din aria proiectiei primare se poate produce si o diminuare a contrastului dintre forma si fond si de aici o estompare a contururilor obiectelor. Acest fapt face dificila identificarea obiectelor si orientarea in spatiu.

Lezarea unor anumite portiuni occipitale provoaca tulburari majore in dicriminarea si recunoasterea culorilor. Treptele se situeaza intre nesesizarea tonurilor cromatice si cecitatea cromatica adica pierderea completa a sensibilitatii cromatice. Poate avea loc a afectare a receptiei si discriminarii luminii, a intensitatii stimulilor luminosi, a capacitatii de diferentiere a luminii de intuneric.

3. Neurochimie

Cei mai importanti neurotransmitatori, localizarea si rolul lor sunt :

Dopamina - mai ales in substanta neagra, sistemul limbic, cortexul prefrontal

• Miscare
• Emotii si dispozitii
• Functii cognitive

Precursorul adrenalinei si noradrenalinei este sintetizata la nivelul SNC in neuronii din substanta neagra. Este implicata in miscare, in special in initierea miscarilor, in atentie si in invatare.

O catecolamina implicata in patologia schizofreniei si a tulburarilor afective. De mult timp el este cunoscut si implicat in boala Parkinson. La cei decedati s-a gasit o degenerare marcata a substantei negre si a striatului precum si diminuarea cantitatii de dopamina. Date fiind asocierea intre pierderea dopaminei nigrostriate si Parkinson este de asteptat ca blocantii dopaminei sa produca la oameni tulburari de tip Parkinson: intarziere in initierea miscarii, mers tarsait, tremuraturi ale membrelor, inabilitate de a dobandi echilibrul. Se trateaza cu L-dopa ( o forma sintetica de precursor al dopaminei). Cercetari recente sugereaza ca MPTP ( drog inhalant din categoria " designer drugs") este factorul declansator in unle cazuri de boala Parkinson. MPTP ataca neuronii dopaminergici. Excesul de L-dopa produce insa simptome de schizofrenie. Excesul de dopamina este implicat in schizofrenie dar este mai degraba efectul, decat cauza primara a problemei. Suferinzii de schizofrenie pot avea halicinatii iar cateodata ei manifesta activitati motorii stranii, miscari excesive sau nici o miscare ( numita catatonie). Circuitul dopaminergic proiecteaza de asemenea pe sistemul limbic, implicat in emotie. Acesta ar putea raspunde la schimbarile de dispozitie si izbucnirile agresive suferite uneori de schizofreni. Tratamente prelungite cu medicamente neuroleptice produc in mod constant efecte secundare de Parkinson sau extrapiramidale. Totusi aceste efecte nu se asociaza cu toate neurolepticele administrate bolanvilor ( ex: tiroidozina).

Hipersecretie: schizofrenie, manie

Hiposecretie: depresie, Parkinson, ADHD (Atention - deficit hyperactivity disorder), Tourette.

Noradrenalina - trunchi cerebral, cerebel, hipotalamus, cortex

• Somn-vigilenta
• Agresivitate, emotii
• Functii cognitive

Utilizand medicamente cu actiune blocanta asupra neurotransmitatorilor, injectate cerebral, Stein a constatat ca substantele noradrenergice dau o senzatie placuta in timp ce substantele colinergice dau o senzatie dezagreabila. Orice stimul recompensant sau placut activeaza sistemul noradrenergic, orice stimul punitiv, dezagreabil il activeaza pe cel colinergic. Un medicament ce produce senzatii placute (morfina) actioneaza asupra caii noradrenergice cerebrale. Stein emite ipoteza ca in schizofrenie, unde apare o pierdere a raspunsurilor de recompensare ar exista o afectare a sistemului noradrenergic.

NA cerebrala este implicata in reglarea functiilor cognitive. NA cerebrala mediaza excitarea cu ajutorul agonistilor NA cum ar fi amfetaminele ce au efecte stimulatoare. NA are un rol important in procesul de invatare. Contribuie si la alegerea stimulilor importanti pe care ii considera demni de analiza.

O catecolamina care joaca rol in fuctiile fiziologice ale ciclului somn-veghe, invatarii, memoriei, anxietatii durerii si de asemenea in tulburarile afective.

Hiposecretia : depresia

Serotonina - hipotalamus, amigdala, hipocamp

• Functii senzoriale
• Somn
• Dispozitie, emotii

Corelatia serotoninei cu comportamentul a fost mai putin studiata decat cea a altor NT. Una din cauze se datoreaza lipsei medicamentelor specifice pentru blocarea sau stimularea acestui sistem astfel incat majoritatea studiilor s-au efectuat folosind medicamente sau leziuni care produc cresteri sau scaderi enorme ale concentratiei de serotonina. In acest mod s-a constatat rolul de control al serotoninei asupra somnului cu unde lente. Leziuni la nivelul trunchiului cerebral sau injectarea unor substante care saracesc creierul de serotonina ii fac pe sobolanii asupra carora se actioneaza mai explorativi, mai hiperactivi si eventual hiperagresivi, sugerand deci faptul ca 5HT duce la realizarea unui comportament mai scazut. Injectiile de substante care saracesc creierul de 5HT mimeaza actiunea medicamentelor antianxioase. S-a sugerat ca aceste cai ascendente ale serotoninei joaca un rol major in trairea fricii si a anxietatii. Stimulii de intrare sunt etichetati ca fiind asociati cu pedeapsa accentuand in acest mod inhibitia comportamentala.

Consecintele cresterii nivelului de serotonina sunt mai putin clare, variatiile mici au efecte minore in timp ce variatiile mari produc un sindrom specific dar complet anormal. Ele se manifesta prin tremor de repaus al capului si al membrelor, rigiditate a trunchiului, intinderea membrelor, si miscari lente ale capului dintr-o parte in alta. Se pare deci ca serotonina este implicata in descresterea ratei de alimentare prin intermediul hipotalamusului.

Serotonina este o indolamina implicata in patofiziologia tulburarilor afective. De asemenea in anxietate si violenta. Actiunea sa este inhibitorie, ceea ce inseamna ca tinde sa deprime activitatea sistemului nervos central. Este implicata in reglarea durerii, in reglarea dispozitiei psihice, in controlul alimentatiei, somn si trezire si controlul visarii.

Hipersecretia: scaderea activitatii sexuale

Hiposecretia: depresie severa, violenta, agresivitate, impulsivitate.

Acetilcolina - substanta neagra, ganglionii bazali

• Activitati senzoriale
• Memorie
• Miscare

Localizata in hipocamp, implicata in memorie si invatare.

Localizata in jonctiumea neuro-musculara, implicata in activitatea aparatului locomotor. Receptorii de la nivelul SNC sunt receptori muscarinici - sunt stimulati de muscarina, o substanta aflata in ciuperci. Receptorii de la nivelul aparatului locomotor sunt receptori nicotinici intrucat ei sunt stimulati de nicotina. Ambele tipuri de receptori detecteaza acetilcolina insa raspund diferentiat la acest neurotransmitator.

O amina cuaternara implicata in tulburarile afective si de somn. Corelatii centrale ale activitatii colinergice se reflecta asupra activitatii de trezire corticala si comportamentala. Stimularea electrica a formatiunii reticulate trezeste un animal ce doarme si transforma o electroencefalograma de somn intr-un desincronizat de trezire, desincronizare corticala produsa de eliberarea acetilcolinei. Se pare ca efectele comportamentale ale leziunilor hipocampului si medicamentele colinergice blocante sunt identice si coreleaza cu inhibitia comportamnetala.

S-a dat atentie relatiei dintre acetilcolina si dementa. Un simptom clar in dementa senila este amnezia profunda iar studiul postmortem a relevat o pierdere semnificativa de AC cerebrala. Incercarile de redresare a memoriei cu agonisti colinergici la senili nu au dat rezultate. Oricum si comportamentul ca raspuns la semnalele stimulilor din mediul inconjurator este inhibat la acesti bolnavi. Ar exista deci o interdependenta intre sistemul colinergic, sept hipocampic, inhibitie comportamentala si memorie. Degenerarea neuronilor colinergici este asociata cu Alzheimer, Down si tulburari kinetice.

HISTAMINA

O etilamina implicata in controlul somnului si trezirii. Celulele histaminice sunt prezente in hipotalamus. Proiectiile acestor celule merg la talamus, cortexul cerebral si sistemul limbic. Tulburari ale matabolismului histaminic au fost observate la pacientii cu schizofrenie.

GABA - cerebel, substanta neagra, cortex (principalul neurotransmitator inhibitor)

• Cognitie
• Emotii

Acidul aminobutiric ( GABA) produs din acidul glutamic, controleaza numarul de neuroni care sunt excitati si este principalul neurotransmitator implicat in inhibitia presinaptica. GABA pare sa transmita pana la 40% din sinapsele care se gasesc la nivelul SNC. De asemenea ar putea media efectele medicamentelor asupra comportamentului. In momentul de fata exista probe convingatoare care demonstreaza ca medicamentele antianxioase pe bazan de benzodiazepina au ca actiune majora facilitarea transmiterii GABA. De asemenea barbituricele ar putea actiona prin receptorii GABA. Fara GABA creierul poate descarca influxuri nervoase fara nci un control.

Descresterea activitatii GABA poate fi implicata in dezvoltarea epilepsiei si anxietatii. O pierdere a neuronilor GABA a fost observata in boala Huntington si Parkinson.

Glutamat - multiple localizari (principalul neurotransmitator excitator).

Acidul glutamic este un neurotransmitator excitator si poate fi de asemenea implicat in epilepsie si boli neurodegenerative.persoanele hipersensibile la glutamat pot avea simptome neurologice cum ar fi ameteala sau hiperactivitate la consumul de alimente care contin glutamat

Neuropeptidele

O peptida este o proteina care contine aproximativ 100 aminoacizi. Au fost identificate 50 de peptide neuroactive dar inca multe altele exista.

Opioidele endogene sunt asociate cu efectele durerii si ale stresului.

ENCHEFALINA

Exista o stransa legatura intre distributia terminatiilor enchefalinice si receptorii opiacei. Aceasta pare sa fie baza analgeziei naturale In unele conditii sistemul poate deveni supraactiv ( ex: soldatul ranit). Exista si diferente individuale in susceptibilitatea la durere explicate prin densitatea acestor cai opiate. Acupunctura poate stimula sistemul opioid endogen iar naloxona ( antagonist) poate bloca analgezia indusa prin acupunctura sau hipnoza. In plus opiaceele endogene explica si efectul Placebo. S-a sugerat ca enchefalina joaca un rol important in functionarea normala a cailor de recompensare din creier.

ENDORFINELE

Endorfinele alfa si beta sunt peptide specifice izolate din glanda pituitara. Ele sunt similare ca potenta cu enchefalinul. S-a presupus ca endorfinele ar favoriza eliberarea hormonului antidiuretic, a celui de crestere si a prolactinei. In general endorfinele au un rol important in mentinerea unui comportamnet normal.

Alterarea mecanismelor care regleaza homeostazia betaendorfinelor duce la aparitia unor semne si simptome de boala mintala. Injectarea endorfinelor in lichidul cefalorahidian afecteaza numeroase procese neurofiziologice si comportamentale. Betaendorfina da o marcata stare catatonica numita stare de inhibitie rigida sau imobilitate rigida betaendorfinica. Medicamentul antagonist cu inalta specificitate pentru receptorul opioid numit naloxona nu a dus la nici o ameliorare clinica a bolnavilor cu schizofrenie.

Enkefalinele si endorfinele sunt opioide endogene care afecteaza termoreglarea, induc atacuri cerebrale si sunt implicate in alcoolism si schizofrenie.

FEROMONII

Sunt substante chimice eliberate din corp prin transpiratie, urina sau alte excretii ale glandelor specializate. Sunt detectati de simtul olfactiv. La animale reprezinta semnalele primare pentru atragerea perechii si initierea comportamentului sexual. Sunt folositi ca "marcatori" la delimitarea teritoriilor si respingerea potantialilor adversari. Si oamenii produc feromoni si cecetari recente incearca sa identifice cat de importanti sunt acestia in rolurile de atractie/ respingere. Este posibil ca feromonii sa fie mai putin importanti.

4. Neuroendocrinologie

5. Neurofiziologie

Activitatea electrica cerebrala studiata pe EEG a fost asociata cu variabile psihologice si cognitive. Spre ex. activarea corticala crescuta (arousal) a subiectilor extravertiti fata de cei introvertiti sau frecventa crescuta a undelor theta la anumiti indivizi cu tulburari de personalitate.