Guía_Nuestros marcos teóricos + Neuronas espejo + Neurogénesis

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Guía _Nue stros ma rc os te ór ic os + Ne urona s e spe jo + Ne urogé ne sis - slide pdf.c om

CENTRO ERICKSONIANO DE MÉXICO. Un lugar de encuentro…

NUESTROS MARCOS TEORICOS

GUÍA DEL MAESTRO

Nuestros marcos teóricos – Guía del Maestro

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MATERIAL: Power Point “Aportaciones teóricas de Teresa Robles” Power Point “Introducciòn a Milton H. Erickson y a las técnicas ericksonianas” DVD con la entrevista de Iris Corzo a Teresa Robles


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INDICE

INTRODUCCIÓN.

I. MILTON H. ERICKSON.

II. TERESA ROBLES.

III. NUEVOS PARADIGMAS DE LA CIENCIA.


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OBJETIVO. El alumno conocerá los tres marcos de referencia teóricos que sustentan el trabajo terapéutico del Centro Ericksoniano de México (CEM): la propuesta de Milton H. Erikson, la propuesta de Teresa Robles y los Nuevos Paradigmas de la Ciencia.

INTRODUCCIÓN. Los marcos de referencia con los que realizamos nuestro trabajo en el Centro Ericksoniano de México A.C. (CEM) tienen su fundamento en la visión del ser humano que tuvo Milton H. Erickson y las propias aportaciones de Teresa Robles, fundadora y directora general del CEM. Además, incluimos en nuestros marcos de referencia las aportaciones de los nuevos paradigmas de la ciencia, los cuales nos abren perspectivas sumamente ricas, tanto para nuestro trabajo terapéutico como para nuestra vida personal.

I. MILTON H. ERICKSON. (Preguntar: ¿qué saben de Milton Erickson? ¿Qué es lo ericksoniano? Ir integrando las respuestas.)

¿Qué es lo ericksoniano? Milton H. Erickson nunca expuso una teoría estructurada como tal. Y sólo hasta finales de los años cincuenta enseñó en forma lineal y estructurada qué era la hipnosis y cómo utilizarla (ver los Seminarios de Erickson en California 1957 ). Más tarde, cuando enseñaba, en realidad estaba trabajando con sus alumnos para producir en ellos cambios internos que los abrieran a nuevas maneras de ver Nuestros marcos teóricos – Guía del Maestro

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el mundo, realizaba con ellos un trance hipnótico de principio a fin del Seminario, como veremos en los videos que vamos a observar, utilizando lenguaje hipnótico todo el tiempo. En ese tiempo, sus alumnos llegaban a ver al gran maestro hipnotizador a quien creían “nadie se podía resistir” y, por lo tanto, estaban abiertos a vivir experiencias diferentes. Estaban y se mantenían en un estado amplificado de conciencia de principio a fin de su clase. El estado amplificado de conciencia (antes llamado estado alterado o alternativo de conciencia) es el término académico utilizado para denominar el trance natural, un estado muy similar al que se alcanza cuando uno está embelezado contemplando un paisaje hermoso, escuchando una bella pieza musical o cuando se medita profundamente. Durante el trance natural, la atención de la persona está más enfocada hacia el interior que hacia el exterior, facilitando la activación de las funciones del hemisferio derecho del cerebro. En este estado, la persona está sintiendo más que pensando, imaginando más que razonando, y se agudiza la percepción. (Explicar qué es un estado amplificado de conciencia: es el término académico para el trance natural. Pasó de ser llamado “estado alterado” a “estado alternativo” y de allí a “estado amplificado”. Amplificado porque al mismo tiempo que la persona tiene orientada su atención al interior, sigue en cada medida consciente de lo que sucede afuera.)

Aquí en el CEM nos parece que lo esencial del trabajo del Dr. Erickson es, tanto su epistemología, como el trabajo con estados amplificados de conciencia (que en ese tiempo se llamaba trance hipnótico natural o ericksoniano), así como las técnicas para inducir esos estados y sugerir cambios a través de una conversación que induce al trance. Milton H. Erickson decía que la hipnosis era sólo una forma de comunicación más eficiente. Nuestros marcos teóricos – Guía del Maestro

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Nosotros, más que hablar de hipnosis, preferimos hablar de psicoterapia

ericksoniana, la cual utiliza la hipnosis dentro de un contexto terapéutico integrado por la epistemología que vamos a ver más adelante, pero que podemos resumir afirmando que: Todos los seres humanos tendemos al crecimiento y al bienestar, pero sin

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quererlo, también aprendemos a estar mal; así que del mismo modo, podemos aprender a estar bien. La vida nos presenta dificultades: si las resolvemos, crecemos, si no, las

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dificultades se transforman en problemas. Tenemos todos los aprendizajes que necesitamos para resolver la situación

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que la vida nos presente. Estos aprendizajes son nuestras experiencias de vida, en especial las de nuestros primeros años de vida. Están grabadas en nuestra mente inconsciente. Nuestra mente inconsciente es, por esta razón, como una Parte Sabia.

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Cada persona es única, por eso Erickson recomendaba nunca poner

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etiquetas o usar teorías que etiquetan al paciente y siempre cortar la terapia a la medida de cada persona. Utilizaba temas universales, cortados terapéuticamente a la medida de cada quien.

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(Hasta hace poco, todo el mundo señalaba el cortar a la medida, pero los temas universales son importantísimos, y por eso él resolvía de un golpe tantas cosas. Teresa Robles tomó de Erickson el trabajo con temas universales.)


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Tres etapas de Milton Erickson. En el trabajo clínico realizado por Milton Erickson a lo largo de su vida se pueden reconocer tres etapas:

1ª. 1927 – 1940: hace un trabajo muy minucioso, prepara mucho la intervención, cortando con detalle a la medida de la persona. De allí surge la PNL. Este período corresponde a la publicación del “Hombre de febrero”.

2ª. 1949 – 1965: tiene ya sistematizado lo que enseña. Una parte del paciente recuerda y otra no. Llevaba al pasado protegidamente para que no fuera doloroso. Buscaba que el cuerpo expresara lo que sucedía dentro de la persona. Corresponde a la época de los Seminarios de Erickson en California.

3ª. Época final, hasta su muerte (1980) : deja lo racional aparte y deja ir solo al inconsciente. Corresponde a la época en que Erickson impartía seminarios didácticos en su casa (en silla de ruedas).

Desarrollos posteriores a Erickson. En una historia hindú se cuenta que pidieron a tres ciegos que describieran a un elefante. Cada uno tocó una parte de su cuerpo y en función de eso, hizo su descripción. El que tocó la oreja dijo que era como una sábana enorme. El que tocó la pata, lo describió como el tronco de un árbol y el que tocó la cola, como una cuerda. Así sucede con el trabajo de Milton H. Ericsson, pero para bien. Por su gran riqueza, cada estudioso ha tomado de él una parte que le interesa particularmente y a partir de ahí, se ha dicho que es ericksoniano o ha desarrollado una nueva Escuela de Psicoterapia. Así surgieron entre otras la PNL, la Terapia Estratégica, la Terapia Breve, la Terapia Orientada a las Soluciones. Entre sus discípulos más Nuestros marcos teóricos – Guía del Maestro

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cercanos, Ernst Rossi , médico, además de convertirse en editor de la obra de su maestro, se dedicó a estudiar la relación mente-cuerpo. Stephen Gilligan, junguiano, incorporó al trabajo ericksoniano el trabajo con arquetipos. Fue el primero en integrar un elemento espiritual a su trabajo. Lo siguió Rossi, veinte años después. Una propuesta de la Social and Medical Network, asociación europea que integra profesionales de la salud que trabajan también con espiritualidad, es que cuando se trabaja con estados amplificados de conciencia, se llega siempre a un desarrollo espiritual entendido en el más amplio sentido de la palabra, ya que la persona entra en contacto con la totalidad. Jeffrey K. Zeig ha dedicado su vida a crear y mantener la infraestructura que

ha hecho posible la difusión del trabajo del Dr. Erickson, sobre todo, a través de la creación de la Fundación Milton H. Erickson que promueve tanto la formación de institutos y centros en todo el mundo como organiza congresos varias veces al año. La propuesta teórica técnica de Jeff es establecer criterios diagnósticos para cortar la terapia a la medida (como vamos a ver y a practicar) y proponer lo que llama “El diamante de la terapia” (ver Terapia cortada a la medida ). Algunos otros autores más incluyen a William O’Hanlon, creador de la Terapia Orientada a Soluciones, y a Stephen Lankton y su esposa, quienes han trabajado mucho con metáforas. El trabajo ericksoniano aquí en México comenzó a ser difundido por la Dra. Teresa Robles a partir de 1988 a través del Instituto Milton H. Erickson de la

Ciudad de México y posteriormente por el Centro Ericksoniano de México A.C. (CEM). La propuesta del CEM está estrechamente relacionada con la historia personal de Teresa Robles.


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II. TERESA ROBLES. Las aportaciones de Teresa Robles a la psicoterapia ericksoniana tienen sus raíces en su primera formación como antropóloga social. Muy cercana a la antropología social se encuentra la etología humana, es decir, el estudio de la conducta instintiva, nuestra parte animal que es importante volver a valorar. Como parte de esta propuesta está el ofrecer diferentes marcos de referencia para entender tanto la epistemología de Milton H. Erickson como lo que sucede cuando trabajamos con estados amplificados de conciencia. ´

La doctora Robles retoma la afirmación de Milton H. Erickson de que

aprendimos a estar mal y podemos aprender a estar bien, y se pregunta: ¿Cómo aprendimos a estar mal? A lo largo de su historia se dan varias respuestas. Una de ellas aparece en su libro “Concierto para cuatro cerebros” donde propone que aprendimos a estar mal debido a tres nudos fundamentales que obstaculizan nuestro crecimiento: 1. El nudo de la dualidad : el separar en pares opuestos y excluyentes, el fragmentar nuestra vida, en lugar de aceptar los pares como dos partes necesarias y complementarias. Línea de trabajo: integrar opuestos. 2. El nudo del sufrimiento: lo que culturalmente se nos ha enseñado es a considerar el crecimiento como fuente de sufrimiento, en lugar de considerarlo como desafío, como experiencia interesante y satisfactoria. Línea de trabajo: aprender a disfrutar . 3. El nudo de la rigidez : emplear el estereotipo que nos lleva a seguir utilizando soluciones viejas que ya no son adecuadas. Línea de trabajo: flexibilidad, generar alternativas, abrir nuevos caminos, aprender de las dificultades, elegir “caminos con corazón”. Nuestros marcos teóricos – Guía del Maestro

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1. La Antropología Social. La propuesta es que: La patología es sólo cuestión de grado y •

Se aprende de manera inconsciente, es decir, sin que nos demos cuenta

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cómo. Entre la persona psicótica que no reconoce hasta dónde llega él y dónde empieza el mundo de afuera, (límites entre Yo y No-Yo) y está alucinando y el muchacho que estudia la misma carrera del padre para heredar la empresa familiar o el despacho sin atreverse a reconocer que tal vez le gustaría hacer otra cosa, sólo hay una diferencia de grado. Estas propuestas, así como las conceptualizaciones y esquemas de trabajo forman parte del nuevo enfoque y nuevo estilo de psicoterapia que estamos desarrollando en el Centro Ericksoniano de México. Según Jean Piaget, antes de que nuestro sistema neurológico esté maduro (y en su época eso ocurría alrededor de los diez años de edad) no somos capaces de analizar, criticar, discutir y, en su caso refutar, la información que recibimos, por lo que la absorbemos como esponjitas.

Gran parte de esa información se

transforma en creencias limitantes (concepto de Robert Dilts). Y como el proceso ocurre sin que tengamos consciencia de él, no podemos reconocerlo, al menos usando nuestra mente racional. Esto trae como consecuencia patologías en la comunicación: Descalificación. Desconfirmación. Rechazo.

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No definición. Doble vínculo.

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Estas situaciones nos conducen a: Los nudos mencionados anteriormente que nos impiden nuestro crecimiento. Dejar de escuchar a nuestro cuerpo. Creer que la vida es sufrimiento y que crecer implica sufrir. Que solamente hay un primer lugar. Señalar culpables. Confundir los ideales con las realidades y el deber ser con el ser. Ganarnos el amor de los demás. Descalificarnos nosotros mismos. Ver lo negativo. Renunciar a nuestros sueños.

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2. Etología humana. La etología es el estudio de la conducta instintiva animal incluyendo a la especie humana. La etología humana estudia, por lo tanto, la conducta instintiva humana. Cuando aprendimos que la mente tiene que controlar al cuerpo, porque se le considera como algo de tercera categoría y que es sucio, malo, dejamos de escuchar las señales de nuestro cuerpo y olvidamos nuestros mecanismos de sobrevivencia. Entonces empezamos a comer cuando teníamos tiempo y no hambre, a dejar de preguntarnos qué quiere nuestro cuerpo y a no escuchar la sed. Ni qué se diga lo que pasa con las emociones. Aprendimos que deberíamos controlarlas en nombre de la buena educación, que nunca deberíamos sentir las emociones “malas” y siempre las “buenas”, aunque tampoco ésas se podían expresar abiertamente y menos con intensidad. Del mismo modo que el hambre y la sed nos dicen qué está necesitando nuestro cuerpo, las emociones nos avisan sobre lo que está sucediendo con nosotros en relación con el mundo de afuera y preparan a nuestro cuerpo para Nuestros marcos teóricos – Guía del Maestro

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actuar en esa situación. Son también parte de nuestros mecanismos de sobrevivencia, igual que el hambre, la sed y el deseo sexual. (Mencionar que de estos temas hablaremos más en el Grupo de Crecimiento y luego cuando tratemos el tema de Trabajo con las Emociones.)

Otro concepto que está surgiendo a partir de la etología humana es el de la resiliencia.

Resiliencia. (Extracto de la “Introducción” del libro Estrategias psicoterapéuticas de Milton H. Erickson de Dan Short. La autora del texto sobre resiliencia es Consuelo

Casula). Esperanza, virtud antigua bien conocida de los griegos, y resiliencia término

moderno para otra virtud antigua, la fortaleza, han sido las principales pasiones de Erickson. Ambas son instrumentos terapéuticos indispensables para cada terapeuta que entre en resonancia con el sufrimiento del paciente para restituirle energía protectora y estimularlo a continuar viviendo una vida plena. En la Física, la resiliencia es la capacidad de un material de resistir un choque sin destrozarse, es la resistencia que un material ofrece a la acción dinámica y mide la elasticidad. Del latín resiliens, resilire, rebotar, re-salire, saltar atrás. En sociología y en psicología, la resiliencia indica la fuerza humana, más bien la fortaleza, de reaccionar al evento traumático. Digo fortaleza, término anticuado, porque anticuado no es aquella virtud cardinal que hace encontrar la fuerza de voluntad y la capacidad de aceptar con sabiduría protectora y preactiva, eso que no podemos modificar. Fortaleza es la voluntad determinada de remover los obstáculos y de superar las dificultades contingentes para seguir adelante con optimismo consciente. Nuestros marcos teóricos – Guía del Maestro

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Resiliente es quien sabe soportar el dolor sin lamentarse, quien sabe soportar

las dificultades sin desesperarse, quien tiene el coraje de tomar un camino que sabe que es tortuoso. Y para esto consigue completar cuanto emprende. Resiliente es quien ama la vida y cultiva una virtud que modera los temores de la

muerte. La resiliencia defiende de la autocompasión y permite arriesgarse, recuerda que estamos expuestos al peligro en cuanto mortales y al mismo tiempo nos hace enfrentar lo que nos impide vencer con audacia sabia. La resiliencia hace comprender el significado del dicho aristotélico “quien no conoce su propio límite, teme el destino”. La resiliencia es tanto hacer cuentas con la propia impotencia como vencer los temores de mañana. Sólo quien es capaz de soportar es más fuerte que la cadena que lo constriñe. Los sobrevivientes de los campos de concentración o los prófugos de largos años de prisión injusta, como Nelson Mandela, han demostrado que la libertad es una fuerza interna que ningún alambre de púas puede encarcelar. Éstos han dado pruebas de coraje y han desenfundado, cuando ha sido necesario, la agresividad y han mostrado la capacidad de resistir, sin violencia o deseo de poder, en las condiciones de máxima impotencia. Es ésta una manifestación de máxima fortaleza. Como también demuestran los pacientes que salen del túnel de la leucemia o los seropositivos que luchan no sólo con la enfermedad sino también con la hostilidad y los prejuicios sociales. Como demuestran tantas personas que han superado las dramáticas pruebas de la vida porque han tejido con paciencia, esperanza y resiliencia el hilo del tiempo. La resiliencia pone en orden las perlas de las experiencias de alegría y de dolor con un hilo de correlación de significados que hace plausibles las interpretaciones positivas y reestructura las experiencias negativas. Sólo quien ha aprendido a soportar no fracasa nunca, como la pintora Frida Kahlo, el violinista Itzhak Perlman (polio), el ciclista estadounidense Lance Nuestros marcos teóricos – Guía del Maestro

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Armstrong (cáncer), el corredor de autos italiano Alessandro “Alex” Zanardi (perdió ambas piernas), por nombrar algunos. Personas que han reconocido la imposibilidad inmediata de cambiar el curso de los acontecimientos, pero que no han sufrido con resignación. Han creído, en cambio, en su capacidad de generar nuevas potencialidades. Una ejemplar demostración de resiliencia la ofrece Frida Kahlo que, después de la amputación del pie, escribe en su diario: “¿Pies para qué los quiero, si tengo alas para volar?”. (Perlman contrajo polio a los cuatro años y aprendió a movilizarse con muletas, mismas que usa hasta la fecha. Toca el violín sentado.)

(Armstrong sufrió de cáncer testicular con metástasis pulmonar y cerebral. Se recuperó sorprendentemente y ganó siete Tours de Francia consecutivos, cosa que nadie había logrado antes.) (Zanardi perdió ambas piernas en un choque en 2001 y continúa compitiendo -2007 en la World Touring Car Championship.)

La resiliencia es también determinación, perseverancia y paciencia que como habíamos visto, son también componentes de la esperanza. Quien es resiliente soporta porque reconoce en el ámbito de la propia iniciativa eso que está obligado a sufrir: malformaciones genéticas, salud inestable, amores perdidos, blancos fallidos, la muerte de la persona querida. Para aceptar el propio límite se necesita de una fuerza generativa de recursos, de un sentido de justicia que proteja la realización del bien y despeje el camino hacia algo perseguible, de una virtud que lleva a perseverar, a persistir en las dificultades, a tener paciencia, a manifestar coraje en la vida de todos los días. Todo esto es resiliencia, un antídoto a cualquier tentación de resignado abandono al destino, a la tragedia o a la fatalidad de la superioridad de los acontecimientos en la persona. Es la capacidad de aceptar las heridas en la lucha por la realización de llegar a ser mismo, lo que requiere discernimiento y sabiduría Nuestros marcos teóricos – Guía del Maestro

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para no ser confundido con el impulso ciego o la irresponsabilidad e inconsciencia. Es la capacidad que por ejemplo nos hace comprender el sentido de cuanto dice Hemingway en Adiós a las armas: “Cuánto nos divide el mundo a todos, pero sólo algunos se volverán más fuertes donde han estado divididos”. Y el deber de nosotros los terapeutas es precisamente ayudar a los pacientes que sufren y se conciben débiles y desesperados para cultivar estas dos pasiones afortunadas, esperanza y resiliencia , para llegar a ser proactivos y cambiar su destino. (Después de explicar la resiliencia pedir a los alumnos que comenten brevemente alguna anécdota propia de resiliencia, o de alguien conocido, o bien de la literatura o de la historia. Escuchar máximo tres anécdotas).

3. NUEVOS PARADIGMAS DE LA CIENCIA.

Como sabemos, la palabra paradigma, del griego que significa “modelo”, se refiere a las teorías, las prácticas científicas y valores comúnmente aceptados en alguna disciplina en particular. Con el tiempo, los paradigmas cambian debido a la presencia de anomalías, observaciones que no pueden explicarse a partir de la concepción del mundo en vigencia. En el CEM consideramos que las teorías son creencias o lentes para ver el mundo, que utilizamos para tratar de entender y prever los fenómenos que observamos. Proponemos también que los conceptos son metáforas que tienen un poder explicativo, que los utilizamos mientras nos son útiles, y cuando dejan de serlo, damos un salto epistemológico y construimos nuevos conceptos y nuevas teorías.


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El paradigma de la física clásica que consideraba al mundo funcionando como un reloj gigantesco, funcionando con gran precisión, en cuyo interior se podía conocer y predecir hasta el más mínimo detalle de funcionamiento, o el considerar al universo formado como una construcción a base de ladrillos dejó de ser creíble a principios del siglo XX con los hallazgos de Max Planck, dando lugar a la “nueva física” llamada física cuántica. Se le llama “Física cuántica” debido al concepto de “cuanto o quantum”, es decir, la cantidad más pequeña de algo que es posible tener. La cuántica desafía el sentido común. Entre más se trata de describir al micromundo y sus características, más anomalías encontramos. La física cuántica, es decir, la física de las dimensiones más pequeñas inimaginables ha desafiado y sigue desafiando a los científicos más eruditos. La física teórica en el siglo XX estuvo basada sobre dos teorías: la general de la relatividad (gravedad y universo macro) y la mecánica cuántica (micromundo). A partir de estas teorías se ha tratado de encontrar una teoría que unifique ambas, abarcando el todo. Ésta es una tarea en la que siguen trabajando muchos hombres y mujeres de ciencia. Es así como se han generado varias teorías cuyo elemento esencial es que el cosmos en su nivel macro y en su nivel micro conforma un todo unido, conectado, sin hilvanes. El nuevo paradigma científico en lugar de ver al mundo como una colección de objetos separados, lo está considerando como un único y subyacente campo de fuerzas, como una red interconectada de energía. Estos conceptos son importantes para el trabajo ericksoniano, ya que consideramos que a través de los estados amplificados de conciencia se puede acceder a ese campo subyacente, a esa red que interconecta todo. Como veremos a continuación, a este campo se le puede llamar de varias formas según las diversas propuestas: campo subcuántico, orden implicado, campo morfogénico, etcétera.


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Esta intuición del todo unificado es el factor común que en la actualidad está impulsando a científicos, artistas, filósofos, psicólogos (sobre todo los que tienen un enfoque transpersonal), y que desde tiempo inmemorial han tenido los grandes sabios de todas las culturas. De especial interés para la psicoterapia ericksoniana se encuentran las siguientes teorías: Física cuántica.

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Albert Einstein con su teoría de la relatividad, en donde demuestra que la materia

es una forma de energía: la masa es energía ultracondensada y la energía es masa ultradiluida. Además, propone que presente, pasado y futuro están ocurriendo al mismo tiempo y forman una unidad. Entonces, cambiando el presente ¡transformamos nuestro pasado y nuestro futuro probable!. Alain Aspect con su experimento, en donde comprobó que los electrones pueden

comunicarse instantáneamente como si cooperaran telepáticamente, pero lo que realmente está sucediendo es que no es que se comuniquen a distancia, sino que tal distancia NO existe, pues no hay separación entre ellos. Stephen Hawking con su argumento del tiempo imaginario, es decir una dirección

hacia arriba y hacia abajo, además de la línea de izquierda a derecha del tiempo ordinario, lo cual implica una unión de las tres direcciones espaciales y la dirección del tiempo imaginario constituyendo una especie de superficie cerrada, es decir, un universo sin fronteras. David Peat menciona que nuestra naturaleza es dual, como la de la luz, es decir, es

a la vez onda y partícula. Propone que funcionamos como partícula cuando usamos la razón y como onda cuando usamos nuestra intuición. Esto es importante cuando trabajamos con estados amplificados de conciencia, pues solemos sentirnos como una “onda”. Nuestros marcos teóricos – Guía del Maestro

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Erwin Laszlo propone la existencia del “vacío cuántico” que explicaría muchas de las

anomalías que se han encontrado en los campos físico, biológico y mental, incluidos los fenómenos inusuales (antes llamados paranormales). Dice que los seres humanos somos como canales del proceso creativo del Universo entero. Orden implicado.

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David Bohm con sus teorías del “Orden implicado” y “Orden explicado”,

presentando al Universo como una totalidad en movimiento (holomovimiento). Propone que el Universo tiene como fuente o matriz generadora un océano de energía, no manifiesto o implicado, mientras que el orden explicado sería lo que vemos, lo evidente. El Universo y el cerebro como un holograma.

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Karl Pribram, neurofisiólogo, que propone que el Universo es un gran holograma y

el cerebro humano funciona holográficamente, es decir el cerebro es una entidad holográfica que interpreta a un universo holográfico. La característica sorprendente del holograma es que la parte está en el todo y cada parte contiene al todo. Por lo tanto, si la parte tiene acceso al todo, podemos afirmar que la información del universo está dentro de nosotros. ¡La fuerza creadora del universo en mí, la sabiduría universal dentro de mí!. O como dice Ervin Laszlo: “… tenemos un cerebro que es inseparable del Universo”. Entonces, podemos concluir que la información de nuestros pacientes está adentro de nosotros, por eso la podemos percibir. La síntesis de los puntos de vista de Bohm y Pribram es lo que se conoce como el

paradigma holográfico. Campos morfogénicos.

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Rupert Sheldrake propone la existencia de campos morfogénicos, como una especie

de “memoria colectiva” en donde se encuentra todo lo vivido por toda la humanidad de Nuestros marcos teóricos – Guía del Maestro

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todos los tiempos, y de todas las especies vivientes. Funciona a través de la resonancia mórfica. Tal parece que cuando entramos en un estado amplificado de conciencia tenemos acceso a las grabaciones del campo morfogénico y las podemos modificar, por lo tanto con la psicoterapia ericksoniana podemos influir en las grabaciones de toda la humanidad, de todos los tiempos. Construcción de nuestra realidad. Sincronicidad.

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Nuestra conciencia construye nuestra realidad material. Entendemos esa conciencia como la combinación del deseo de que algo suceda, la certeza de que así será, la creación de una imagen mental de su realización y la incertidumbre acerca de cuándo y como sucederá. Al esperar salud creamos salud, al esperar bienestar creamos bienestar. Esto está relacionado con el tema de la sincronicidad (término utilizado por Carl Jung), es decir, dos eventos que se dan de manera simultánea, uno en el plano material y el otro en el plano mental, sin que ninguno sea causa del otro. ( Si el tiempo lo permite, pasar el DVD de la entrevista de Iris Corzo a Teresa Robles – 40 min).

Neurociencias

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Una de las disciplinas del ámbito científico que está tomando mucho auge es la de las neurociencias, sobre todo con el advenimiento de tecnologías cada vez más avanzadas para dar seguimiento a las múltiples interacciones entre la mente y el cuerpo, las cuales inciden hasta al nivel del ADN. Por mucho tiempo se pensó que el cerebro era estático, que las neuronas no se regeneraban.

Ahora se sabe que el cerebro es plástico, es decir, que tiene la Nuestros marcos teóricos – Guía del Maestro

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capacidad de modificar su estructura y funcionalidad a través de estímulos que favorezcan la formación de neuronas nuevas, que incrementen las conexiones sinápticas, que modifiquen la orientación dendrítica, etcétera. Esto se conoce como

plasticidad cerebral. A partir de los años sesenta se encontraron evidencias de la formación de neuronas nuevas. Ahora se sabe que hay dos zonas del cerebro en donde se generan neuronas: el bulbo olfatorio y el hipocampo. A este proceso se le conoce como neurogénesis. Lo que resulta sumamente interesante es que se ha encontrado que el cerebro responde a varios factores, los cuales influyen sea de forma positiva o bien negativa en la formación de las nuevas neuronas. La neurogénesis es un proceso complejo que incluye varias etapas: proliferación de células pluripotenciales (células troncales o madre), la migración, diferenciación, sobrevivencia de las neuronas nuevas, y la integración de ellas en los circuitos neuronales ya existentes. Algunos de los factores que influyen en la neurogénesis son: neurotransmisores, diversas hormonas, factores de crecimiento y neurotrofinas. Además, se ha demostrado que hay factores sociales que pueden incidir sea favorable o desfavorablemente en la neurogénesis. Esto resulta relevante para el trabajo en el ámbito de la psicoterapia La actividad física promueve la sobrevivencia de las neuronas nuevas. Otros factores positivos incluyen el estar en un ambiente que favorezca la novedad, el aprendizaje. Algunos de los factores negativos más considerables son: el estrés psicológico, la depresión, la falta de sueño, y el consumo de drogas y alcohol. Uno de los terapeutas ericksonianos que ha estudiado con mayor ahínco la relación entre las nuevas neurociencias y la psicoterapia con estados amplificados de Nuestros marcos teóricos – Guía del Maestro

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conciencia, es Ernest L. Rossi, uno de los seguidores más connotados de Milton H. Erickson. Rossi ha investigado el proceso general de comunicación mente-cuerpo, y cómo los estados amplificados de conciencia, siguiendo el ciclo de actividad-descanso de manera saludable pueden iniciar verdaderas “cascadas” de proteínas génicas facilitando procesos de curación, la diferenciación de células troncales en tejido sano, la memoria, el aprendizaje, la creatividad y comportamientos saludables. Estos procesos se inician en la terapia, en donde se propician pensamientos novedosos, capacitadores, así como experiencias emocionales que facilitan procesos saludables que serán repetidos creativamente en “diálogos” entre la corteza cerebral y el hipocampo durante el sueño, los sueños despiertos y demás estados amplificados de conciencia. Rossi llama a este diálogo: “diálogo creativo con nuestros genes”. Para Rossi, las aplicaciones terapéuticas de los estados amplificados de conciencia incluyen la facilitación de la neurogénesis en el cerebro humano, así como la sanación mente-cuerpo a nivel celular-genético-proteínico en todo el cuerpo, propiciando la sanación de trastornos psicosomáticos, el fortalecimiento del sistema inmunológico y la resolución creativa de problemas que se nos van presentando en la vida. Otro de los grandes descubrimientos recientes en el área de las neurociencias, son las llamadas neuronas espejo. A principios de los años noventa, el Dr. Giacomo Rizzolatti y su equipo de investigadores de la Universidad de Parma en Italia, daba a conocer un mecanismo a través del cual, un tipo de neuronas se activaban en el cerebro de los monos, tanto cuando éstos realizaban una actividad motora (como tomar un objeto con las manos), como cuando los monos observaban a otro individuo (mono o humano) realizar dicho movimiento o parecido. A estas neuronas se les llamó “espejo”.


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Este mismo tipo de neuronas se detectaron también en seres humanos. Las dos regiones del sistema espejo se localizan en algunas zonas del lóbulo parietal y del lóbulo frontal, conocida como la red espejo parieto-frontal. Por decirlo de alguna manera, como menciona el Dr. Vittorio Gallese, uno de los científicos del equipo del Dr. Rizzolatti, es como si nuestro cerebro “resonara” junto con el de la persona que estamos observando. Se trata de un mecanismo cerebral fundamental, porque permite un tipo de comunicación no verbal entre los cerebros de los individuos involucrados. Es sorprendente además, que se ha encontrado que durante la observación de actos motores realizados por otras personas, hay una activación (en el observador) del sustrato neural que controla los músculos involucrados en el acto motor, aun cuando el observador no hubiera nunca realizado dicho movimiento con anterioridad en su vida. Es también relevante para el ámbito de la psicoterapia, el hecho de que las neuronas espejo localizadas en centros emocionales intervengan en fenómenos como la empatía, la cual es tan importante en la interacción entre el terapeuta y las personas

que lo consultan, incidiendo a todos los niveles, desde la mente hasta el gen. Ernest Rossi propone que el fenómeno de las neuronas espejo construye puentes entre las metáforas culturales de los seres humanos, desde la mente hasta la expresión génica y la plasticidad cerebral. Esto abre grandes posibilidades a la disciplina llamada

genómica psicosocial de la que Rossi es un gran estudioso. Rossi menciona que las experiencias positivas en el campo del arte, la belleza, la verdad, la espiritualidad, los sueños novedosos generan la reconstrucción creativa de la mente-cerebro a los niveles molecular-genómico, de plasticidad cerebral, y psicológico. Se ha llegado a decir que el estudio de los sistemas espejo del cerebro hará por la psicología lo que el estudio del DNA ha hecho por la biología.


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Y apenas nos estamos asomando a las grandes posibilidades que las nuevas neurociencias nos están presentando. Y dentro de ellas, los estados amplificados de conciencia están siendo protagonistas importantes, de allí el interés de los tereapeutas ericksonianos en estos ámbitos, y muy particularmente del Centro Ericksoniano de México (CEM).

QUIZ (Para preguntar al final de la clase. Se hace oralmente)

1. Menciona tres elementos que consideres esenciales de la epistemología de Milton H. Erickson. 2. Menciona lo que propone Teresa Robles para desenredar los tres nudos que de acuerdo con su propuesta han llevado al ser humano a estar mal. 3. ¿Qué propuesta teórica sustenta la expresión “todo el Universo dentro de mí”? Explica. 4. ¿Cuál es la importancia del uso terapéutico de los estados amplificados de conciencia en el ámbito de los nuevos paradigmas de la ciencia?


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Exp Brain Res (2010) 200:223–237 DOI 10.1007/s00221-009-2002-3

REVI EW

Mirror neurons: from discovery to autism Giacomo Rizzolatti · Maddalena Fabbri-Destro

Received: 12 June 2009 / Accepted: 27 August 2009 / Published online: 18 September 2009 󰂩 Springer-Verlag 2009

How the things started

In the winter of 1991 I (GR) sent to Nature a report on a surprising set of neurons that we (Giuseppe Di Pellegrino, Luciano Fadiga, Leonardo Fogassi, Vittorio Gallese) had found in the ventral premotor cortex of the monkey. The fundamental characteristic of these neurons was that they discharged both when the monkey performed a certain motor act (e.g., grasping an object) and when it observed another individual (monkey or human) performing that or a similar motor act (Di Pellegrino et al. 1992). These neurons are now known as mirror neurons (Fig. 1). Nature rejected our paper for its “lack of general interest” and suggested publication in a specialized journal. At this point I called Prof. Otto Creutzfeld, the then Coordinating Editor of Experimental Brain Research. I told him that I thought we found something really interesting and asked him to read our manuscript before sending it to the referees. After a few days he called me back saying that indeed our Wndings were, according to him, of extraordinary interest.

G. Rizzolatti ( &) · M. Fabbri-Destro Dipartimento di Neuroscienze, Sezione Fisiologia, Università di Parma, via Volturno, 39, 43100 Parma, Italy e-mail: [email protected] M. Fabbri-Destro e-mail: [email protected] G. Rizzolatti Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) Unità di Parma, Parma, Italy M. Fabbri-Destro Dipartimento SBTA, Sezione di Fisiologia Umana, Università di Ferrara, via Fossato di Mortara, 17-19, 44100 Ferrara, Italy


Our article appeared in Experimental Brain Research a few months later. The idea of sending our report on mirror neurons to Experimental Brain Research, rather than to another neuroscience journal, was motivated by a previous positive experience with that journal. A few years earlier, Experimental Brain Research accepted an article in which we presented (Rizzolatti et al. 1988) a new view (something that typically referees did not like) on the organization of the ventral premotor cortex of the monkey and reported the Wndings that paved the way for the discovery of mirror neurons. In that article we described how, in the ventral premotor cortex (area F5) of the monkey, there are neurons that respond both when the monkey performs a motor act (e.g., grasping or holding) and when it observes an object whose physical features Wt the type of grip coded by that neuron (e.g., precision grip/small objects; whole hand/large objects). These neurons (now known as “canonical neurons”, Murata et al. 1997) and neurons with similar properties, described by Sakata et al. (1995) in the parietal cortex are now universally considered the neural substrate of the mechanism through which object aV ordances are translated into motor acts (see Jeannerod et al. 1995). We performed the experiments on the motor properties

of F5 in 1988 using an approach that neurons should almost sarily lead to the discovery of mirror if thesenecesneurons existed in area F5. In order to test the F5 neurons with objects that may interest the monkeys, we used pieces of food of diV erent size and shape. To give the monkey some food, we had, of course, to grasp it. To our surprise we found that some F5 neurons discharged not when the monkey looked at the food, but when the experimenter grasped it. The mirror mechanism was discovered. The next important role of Experimental Brain Research in the discovery of mirror neurons was its acceptance in

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The organization of the human parieto-frontal mirror system

Fig. 1 Example of an F5 mirror neuron selectively discharging during monkey grasping movements and during observation of a grasping movement done by the experimenter. a Lateral view of the brain with indicated the location of F5. b Grasping observation. c Grasping execution. a arcuate sulcus, c central sulcus, ip intraparietal sulcus (from di Pellegrino et al. 1992)

1996 of two articles which Wrst reported the existence of the mirror areas in humans (Rizzolatti et al. 1996; Grafton et al. 1996). The rational of the experiment was as follows: If mirror mechanism exists in humans the observation of actions done by another individual should activate, besides visual areas, also areas that have motor properties. We ran two PET experiments and showed that indeed the areas where the mirror neurons are located in the monkey become also active in humans. This Wnding was subsequently replicated by dozens of experiments (see Rizzolatti and Craighero 2004; Rizzolatti et al. 2009; Cattaneo and Rizzolatti 2009). At present there is an enormous literature on mirror neurons. A set of it concerns experiments in monkeys (see Rizzolatti and Craighero 2004; Rizzolatti et al. 2009) and more recently in birds (Prather et al. 2008); another set, much larger, concerns experiments in humans. In the present article we (GR and MF-D) will review mirror data in humans, examining, however, (by necessity) only part of the enormous mirror neuron studies triggered by our initial PET studies published in Experimental Brain Research.

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In humans the observation of goal-directed motor-acts activates, besides visual areas, the inferior parietal lobule (IPL) and the premotor cortex, mostly its ventral part, plus the caudal part of the inferior frontal gyrus (IFG) roughly corresponding to the pars opercularis of Broca’s area. These two regions form the core of the human parieto-frontal mirror system (Rizzolatti and Craighero 2004; Fabbri-Destro and Rizzolatti 2008) (Fig. 2). Both the premotor and parietal nodes of the human mirror system present a somatotopic organization, albeit rather rough (Buccino et al. 2001; Wheaton et al. 2004; Sakreida et al. 2005; Etzel et al. 2008). Observation of motor acts done by others with the leg, hand, and mouth activates the precentral gyrus and the pars opercularis of IFG in a medial to lateral direction, as in the classical homunculus of PenWeld and Rasmussen (1950)and Woolsey et al. (1952). In IPL, mouth motor acts appear to be represented rostrally, hand/arm motor acts caudally and leg motor acts even more caudally, and dorsally extending into the superior parietal lobule. A similar somatotopic organization based on the motor properties of the recorded neurons has been recently reported in monkey IPL by Rozzi et al. (2008) (see also Hyvarinen 1982). It is open question whether the activations found during the observation of reaching to grasp movements around the superior frontal sulcus (e.g., Grèzes et al. 2003; Buccino et al. 2004a; Gazzola and Keysers 2009) are due to representation of proximal movements or to motor preparation. This uncertainty depends of the fact that there is no clear boundary between the ventral (PMv) and dorsal (PMd) premotor cortices in humans. According to the Wrst, somatotopic, interpretation, the dorsal premotor activation is

Fig. 2 Later view of human brain. The colored areas form the parieto-frontal mirror network. Red parietal mirror node, yellow frontal mirror node

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located in a speciWc sector of PMv where proximal movements are represented. According to the motor preparation interpretation, the dorsal premotor activations are located in PMd, an area that according to monkey single neuron data is mostly involved in covert motor preparation (Kalaska and Crammond 1995; Crammond and Kalaska 2000). The parietal region active during the observation of object-directed motor acts is mostly located in the sector of the IPL close to and inside the intraparietal sulcus. This restricted localization raises an interesting question: Are other types of motor act also represented in other parts of IPL and, in that case, what kinds of act? An answer to these questions has been recently obtained by two fMRI studies. The Wrst investigated the localization of intransitive movements (Lui et al. 2008), the other that of actions performed with tools (Peeters et al. 2009). In the Wrst study, volunteers were scanned while they observed mimed, symbolic, and meaningless motor acts. As during the observation of object-directed actions, fMRI signal increase was found in the premotor cortex and in IPL. However, while the premotor cortex activation overlapped that previously found during the observation of objectdirected actions, in the parietal lobe the signal increase was not restricted to the intraparietal sulcus region, but extended into the posterior part of the supramarginal gyrus and the angular gyrus. Most interestingly, while the mimed actions were located dorsally close to the intraparietal sulcus, that is in a location similar to that activated by the observation of actual object-directed movements, symbolic motor acts were located ventrally, mostly in the angular gyrus. (Lui et al. 2008). In the second study, volunteers observed a variety of motor acts performed by another individual either by hand or using tools. The results showed that the observation of motor acts performed with tools activates the parieto-frontal circuit mediating hand grasping and, in addition, a speciWc sector of the anterior part of the left supramarginal gyrus (aSMG). In a parallel experiment carried out in the same study on naïve as well as on monkeys proWcient in using tools (rake and pliers), no evidence was found for a parietal sector activated during tool action observation. It was concluded that aSMG is a new evolutionary acquisition

The brain imaging studies reviewed above show that human cortical areas, active when individuals watch actions done by others, strictly correspond to the cortical areas that are endowed with mirror properties in the monkey (Rizzolatti et al. 2009; for monkey fMRI data see Nelissen et al. 2005). Because mirror neurons are motor neurons, the observation of motor acts done by others should determine, if mirror neurons are present in humans, an increase of motor cortex excitability congruent with the observed motor act. Evidence that this is the case has been obtained using transcranial magnetic stimulation (TMS). Fadiga et al. (1995) recorded the motor-evoked potentials (MEPs) induced by the stimulation of the left motor cortex in various muscles of the right hands and arms of volunteers asked to watch an experimenter while he grasped objects with his hand or performed meaningless arm movements. As a control for attentional factors there was a third condition in which volunteers detected the dimming of a small light. During both the experimental conditions there was a clear increase in the observer’s MEPs, relative to the control condition. This increase was present in those muscles that were recruited when the tested individuals were asked to execute the observed movements. Several TMS experiments conWrmed these Wndings (e.g., Strafella and Paus 2000; Gangitano et al. 2001; Maeda et al. 2002; Borroni et al. 2005). Among them particularly interesting is the study by Gangitano et al. (2001). These authors showed not only that MEPs recorded from the hand muscles increased during grasping observation, but also that the relative cortical facilitation closely reXected the diV erent grasping phases (Fig. 3). EEG and MEG studies provided further evidence of activation of the motor cortex during action observation.

of homo sapiens that mediates the human capacity to understand the causal relationship between tools and the goal of the action achieved by using tools. Typically, an activation of SPL is absent or marginal in those studies where the experimenters use as visual stimuli distal motor acts or acts in which the distal component is prominent. The possibility of a proximal mirror representation in SPL was recently tested in an fMRI study where volunteers were asked to transport their hand to a particular location in space without grasping objects. The reaching movements were executed, observed, or imagined.

Already, in the 1950s, Gastaut and Bert (1954) showed that the  rhythm, a rhythm recorded in the correspondence of the cortical motor areas and known to desynchronize during movement execution, also desynchronizes during the observation of actions carried out by others. Following the discovery of mirror neurons, several studies (e.g., Altschuler et al. 1997; Cochin et al. 1999) repeated these experiments conWrming the desynchronization of  rhythm during action observation. Similar results were also obtained using magnetoencephalography (MEG) (Hari et al. 1998), a technique that


An overlap between executed, observed, and imagined reaching activation was found in SPL extending into IPS, and in PMd. This study provides the Wrst demonstration of a mirror mechanism for reaching movements (Filimon et al. 2007).

Evidence for the activation of human cortical motor system during the observation of actions done by others

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Fig. 3 Modulation of the motor cortex excitability during grasping observation. a Schematic sequence of events during a grasping trial. b Averaged values of motor-evoked potentials ( MEPs ) of a hand muscle ( Wrst dorsal interosseus) collected at diV erent times during the

observation of grasping movements. 500 ms: hand at the starting position (time value refers to the onset of the video clip showing the action), 3,000 ms: hand maximum aperture (from Gangitano et al. 2001)

analyses the brain electric activity on the basis of the magnetic Welds it generates. MEG data provided evidence of a desynchronization of the cortical rhythms of observer’s motor cortex (including those originating from the cortex located inside the central sulcus) during object manipulation and when the manipulation was observed.

There is evidence that only motor acts that are present in the motor repertoire of the observer are eV ective in activating the mirror neuron system. In an fMRI experiment normal volunteers observed video-clips showing mouth motor

Mirror neuron activation is also related to the observer’s motor experience of a given action. This has been nicely demonstrated in experiments using dance steps as observed stimuli. First it was shown that, in the observer, the amount of mirror activation correlated with the degree of the observer’s motor skill for that action (Calvo-Merino et al. 2005). A further experiment ruled out the possibility that this eV ect could be due to mere visual familiarity with the stimuli. The observation of steps that are peculiar to male dancers determined a stronger mirror activation in male professional dancers than those performed by female dancers and vice versa (Calvo-Merino et al. 2006). A further prospective study showed that dancers initially naïve to certain steps showed an increase in mirror activation over time

acts by humans, and dogs. In one condition, made the observed motormonkeys, act was biting, a motor act present in the motor repertoire of all three species and in another condition the stimuli were communicative gestures proper to each species: reading silently a text, lip-smacking, and barking. The data demonstrated that the left IPL and IFG responded to actions made by human and nonhuman performers, as long as the action was part of the human motor repertoire (e.g., biting). In contrast, there was no activation (barking) or almost no activation (lip-smacking) when the action belonged to another species (Buccino et al. 2004b).

if they underwent period of motor training which et they became skillful inaperforming the same stepsin(Cross al. 2006). Some clues to the mechanism responsible for these eV ects come from experiments that tested whether convergence of observation and execution of motor acts facilitates the building of motor memories. These experiments showed that after a training period in which participants simultaneously performed and observed congruent movements there was a potentiation of the learning e V ect, with respect to motor training alone, as shown by the kinematics

Mirror activity is modulated by motor experience

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of the movement evoked by TMS (Stefan et al. 2005, 2008). Further evidence in favor of plasticity of the mirror mechanism comes form experiments showing that the mirror responses triggered by a corresponding movement could be modiWed by repetitively coupling the performed movement with the observation of diV erent movements (Catmur et al. 2007, 2008).

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mirror network in the monkey. Other cognitive functions like imitation (see below) and, most likely, language (Rizzolatti and Arbib 1998) evolved on the top of it. In the present review we will discuss Wrst the relations between mirror mechanism and imitation. We will deal later with goal and intention understanding, because the discussion of neurophysiological mechanisms underlying these capacities leads directly to the issue of autism, whose discussion will conclude this article.

The functional roles of mirror neurons

Mirror neurons, directly recorded or demonstrated by noninvasive techniques, are present in various cortical areas of primates (Rizzolatti and Craighero 2004) and in birds (Prather et al. 2008). All of them are endowed with the same mechanism: a mechanism that translates sensory information describing motor acts done by others into a motor format similar to that the observers themselves generate when they perform those acts. While the mirror mechanism is the same regardless of the location of neurons endowed with it, the result of the sensory-motor transformation depends on the location of mirror neurons. Those located in emotional centers like the insula or the cingulate cortex intervene in phenomena like empathy (see Gallese et al. 2004), while those located in the parieto-frontal circuit provides the observer with motor representations of others’ motor actions devoid of emotional content (Rizzolatti and Craighero 2004). From the discovery of mirror neurons in area F5 of the monkey, two explanations, not mutually exclusive, have been proposed for the functional role of the mirror neurons in this area and in the IPL. The Wrst was that mirror neurons underlie imitation. The second was that the correspondence between the motor format generated by observing others and that generated internally in order to act enables the observer to understand others’ behavior, without the necessity for complex cognitive elaborations. The Wrst view has been thought of as unlikely because of ethological data showing that monkeys, unlike humans and apes, do not imitate (Visalberghi and Fragaszy 1990). As a matter of fact “imitation” phenomena are also present in “lower” primates (see Zentall 2006). For example, tongue

Mirror mechanism and Imitation

protrusion in response to the same motor act done by another individual, described many years ago by Meltzo V and Moore (1979) in newborn babies, has been recently reported in macaque monkeys (Ferrari et al. 2006). Yet, convincing evidence of “true imitation”, that is imitation in which the learned behavior is performed with the same movements (including hand movements) as shown by the teacher is lacking. Thus, the presence of a well-developed mirror mechanism concerning hand movements suggests that understanding motor acts done by others, rather than imitation, is the evolutionary older function of the parieto-frontal

role in this kind of imitation was provided by repetitive TMS (rTMS), a technique that determines a transient depression of the stimulated region. In a group of volunteers the caudal part of the left frontal gyrus (Broca’s area) was stimulated while they (a) pressed keys on a keyboard, (b) pressed the keys in response to a point of red light indicating which key to press, (c) imitated a key pressing movement done by another individual. The data showed that rTMS lowered the participants’ performance during imitation, but not during the other two tasks (Heiser et al. 2003).


The term imitation has many de Wnitions in human literature. There are, however, two main senses in which it is most commonly used (see Rizzolatti 2005). The Wrst deWnes imitation as the capacity of an individual to replicate an observed motor act; the second deWnes imitation as the capacity to acquire, by observation, a new motor behavior and to repeat it using the same movements employed by the teacher. In both cases imitation requires the capacity to transform sensory information into a motor representation of it. There is convincing evidence that the mirror mechanism is involved in imitation as an immediate replica of the observed motor act. In an fMRI experiment, volunteers were tested in two main conditions: “observation” and “observation–execution”. In the “observation” condition, participants were shown a moving Wnger, a cross on a stationary Wnger, or a cross on empty background. The instruction was to observe the stimuli. In the “observation– execution” condition, the same stimuli were presented, but, this time, the instruction was to lift the right Wnger, as fast as possible, in response to them. The crucial contrast was between the trials in which the volunteers made the movement in response to an observed action (“imitation”) and the trials in which the movement was triggered by the cross (a non-imitative behavior). The results showed that the activation of the mirror system and in particular of the posterior part of IFG was stronger during “imitation” than in other conditions (Iacoboni et al. 1999). Further evidence that the mirror system plays a crucial

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Evidence that mirror system is involved in imitation learning comes both from EEG and fMRI studies. Marshall et al. (2009) examined diV erences in EEG desynchronization during observation of drawing of various characters selected from the Cham alphabet, an alphabet used in Southeast Asia, and with which none of the participants was familiar. Compared to carrying out unrelated drawing (Latin letters), brief imitative experience was speciWcally associated with a signiWcantly larger desynchronization in the 11–13 Hz band at mid-frontal sites (F3 and F4) when a previously imitated action was presented again. In addition, higher Wdelity of imitation was signiWcantly correlated with greater bilateral desynchronization of the  rhythm at central sites (C3 and C4) during subsequent observation of the previously imitated action. A more elaborate experimental design was used by Buccino et al. (2004a). Using an event-related fMRI paradigm these authors tested musically naive participants during four events: (1) observation of guitar chords played

by a guitarist, (2) a pause following model observation, (3) execution of the observed chords, and (4) rest. The results showed that the basic circuit underlying imitation learning consists of the IPL and the posterior part of IFG plus the adjacent premotor cortex. This circuit starts to be active during the Wrst event: observation. During pause, i.e., during the phase in which visual information is elaborated for action production, activations are observed in the middle frontal gyrus (area 46) and in structures involved in motor preparation (dorsal premotor cortex, superior parietal lobule, rostral mesial areas). The activation of these areas plus the somatosensory and motor areas contralateral to the hand used to execute chords dominates the subsequent execution phase (Fig. 4). On the basis of this experiment and a following one also based on learning of playing guitar chords (Vogt et al. 2007), the authors proposed a model of imitation learning (see Byrne 2002 for a similar model-based ethological observations) consisting of two distinct processes: (a)

Fig. 4 Cortical activations during imitation learning. Upper part graphic illustration of the events forming the experimental conditions imitation ( IMI ) and non-imitation ( NON IMI ). Both conditions consisted of four events preceded by the presentation of a colored cue (a square) informing the participants on the task they have to perform. IMI condition: event 1 observe the teacher’s hand playing the chord ( IMI-1 ), event 2 rehearse the observed chord ( IMI-2 ), event 3 replicate it. Event 4 keep the hand still. NON IMI condition: event 1 observe the teacher’s hand playing the chord ( Non IMI-1 ), event 2 do not rehearse the observed chord ( Non IMI-2), event 3 touch the neck of the guitar, without playing a chord ( Non IMI-3 ). Event 4 keep the hand still. Lower part cortical areas activated during events 1 and 2 in IMI and Non IMI W

conditions ed from Buccino et (modi al. 2004a, b)

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segmentation of the action to be imitated into its individual elements and their transformation into the corresponding potential movements of the observer; (b) organization of these potential movements into a temporal and spatial pattern that replicates that shown by the demonstrator. The Wrst process is achieved through the mirror mechanism, while the second one is mostly due to the activity of the prefrontal lobe and in particular of area 46 that memorizes and recombines the motor elements in the new pattern.

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Social life is based on our capacity to understand the behavior of others. Let us imagine this situation. John and Mary are in a pub and John’s hand comes into contact with a mug of beer; Mary immediately understands whether he is grasping it or not. Moreover, according to how he grasped it, she can also understand why he is doing it (e.g., for drinking or for giving the mug to a friend). How does Mary understand the goal of the John’s motor act and the intention behind it? One possibility is that she is using an inferential reasoning elaborating the acquired visual information through some cognitive mechanism (see Frith and Frith 1999; Csibra and Gergely 2007). Another possibility is that this is not necessary in this simple situation, and the understanding of what John is doing and why he is doing it, is acquired through a mechanism that directly transforms visual information into a motor format. The proprieties of mirror neurons support the existence of such a mechanism. There is clear evidence from monkey experiments that neurons in the parietal lobe, premotor cortex, and even in the primary motor cortex, code the goal of a motor act rather than, as traditionally thought, movements of body parts (Rizzolatti et al. 1988; Kakei et al. 1999, 2001; Fogassi et al. 2005; Umiltà et al. 2008). Mirror neurons located in F5 and in IPL have motor properties identical to those of purely motor neurons. Thus, because the electrical activity recorded in these experiments during voluntary

robot arms, the parieto-frontal mirror system was activated in both conditions. These data was recently conWrmed and extended by Peeters et al. (2009). Further evidence in favor of goal coding in the human mirror network comes from an fMRI study in which individuals were tested both during motor execution and when listening to the sound of an action made by the same e V ector (Gazzola et al. 2006). The results showed, in both cases, a similar activation of the left parieto-frontal circuit. An experiment on aplasic individuals conWrmed that the mirror network codes the goal of motor acts (Gazzola et al. 2007b. In this study the authors addressed the following question: Can the goal of a hand movement be recognized in the absence of any experience of hand movements? To answer it two individuals born without arms and hands were studied. While being scanned they were asked to watch video-clips showing hand actions and their brain activations were compared with those of control volunteers. All participants also made actions with diV erent eV ectors (feet, mouth and, for normal volunteers, hands). The results showed that the mirror system of aplasic individuals was activated by the observation of hand motor acts. This demonstrates that the brains of aplasics can mirror motor acts that they have never executed. The goal is recognized through the recruitment of areas involved in the execution of motor acts having the same goal but using diV erent eV ectors. The issue of goal coding was recently addressed by Hamilton and Grafton (2006) using the adaptation technique, a technique based on the trial-by-trial reduction of a physiological response to repeated stimuli. Participants observed a series of video-clips showing goal-directed motor acts with the sequence controlled so that some goals were novel and others repeated relative to the previous movements. Repeated presentation of the same goal caused the suppression of the response in the left intraparietal sulcus (IPS) while this region was not sensitive to the trajectory of the actor’s hand. While the fMRI data support, in agreement with monkey data, the notion that mirror neurons code motor acts, most TMS data appear to indicate that during the observation of motor acts performed by others, there is an activation of the

behavior and action observation always consists of action potentials (the neuron output) the messages conveyed during voluntary movement and during mirror activation are identical. In both cases the neurons send information on the goal of the observed motor act. Given these Wndings, it appears logical to assume that a similar organization does exist also in humans. Evidence in this sense came from fMRI studies. Gazzola et al. (2007a) instructed volunteers to observe video-clips where either a human or a robot arm grasped objects. In spite of di V erences in shape and kinematics between the human and

neural substrate controlling the muscles that are involved in that motor act (see Rizzolatti and Craighero 2004). There is an ingenious study, however, that was able to demonstrate, using TMS, goal coding in human motor cortex (Gangitano et al. 2001). In this study motor-cortex excitability was tested during the observation of hand movements directed to a speciWc goal (predictable movements) and in trials in which the hand moved in a diV erent direction (unpredictable movements). The data showed that the observation of unpredictable movements did not elicit the expected change in the excitability of the motor cortex corresponding to the

Action and intention understanding

Coding the goals of the motor acts


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observed movements. During the observation of the unpredictable movements, the excitability pattern was the same as that found during the observation of the predicted ones. This indicates that the observed motor acts were coded, from their very beginning, in terms of the Wnal goal of the action and not in terms of the movements forming them. Coding the intention behind the motor acts of others Studies of the mirror mechanism have provided evidence for its role in motor act understanding. What about intention understanding? Evidence that the mirror mechanism play a role in this capacity has been Wrst provided by an fMRI study. In this study there were three conditions. In the Wrst one (“context”) the volunteers saw some objects (a teapot, a mug, a plate with some food on it) arranged as if a person was ready to drink the tea or as if a person had just Wnished having his/her breakfast; in the second condition (“action”) the volunteers were shown a hand that grasped a mug without any context; in the third condition (“intention”) the volunteers saw the same hand action within the previous two contexts. The context and the di V erent grip shapes suggested the intention of the agent, i.e., grasping the cup for drinking or grasping it for cleaning the table (Iacoboni et al. 2005). The results showed that in both action and intention conditions there was an activation of the mirror mechanism. Crucial was the comparison between intention and action conditions. This comparison showed that the understanding of the intention of the doer determined a marked increase in the activity of the mirror mechanism. The importance of the mirror system in understanding intention has been recently conWrmed by an fMRI experiment based on the adaptation paradigm. Participants were asked to observe repeated movies showing either the same movement or the same outcome independent of the executed movement. The results showed activity suppression in the right inferior parietal and in the right IFG when the outcome was the same. Kinematic parameters do not appear to inXuence the activity of these regions. These Wnding indicate therefore that the right hemisphere mirror system encodes the physical outcomes of human actions, an initial step for inferring intentions underlying these actions (Hamilton and Grafton 2008). Taken together, these data suggest that the intentions behind the actions of others can be recognized by the mirror neuron mechanism. These Wndings do not imply that other more cognitive ways of “reading minds” do not exist. Indeed, recent fMRI studies showed that, in speci Wc conditions, the understanding of motor acts performed by others might require, beside the mirror mechanism, the activation of areas outside those forming the mirror system. For example, when tasks require a top–down inference either to

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assess the meaning of a motor act in an implausible context (Brass et al. 2007; Liepelt et al. 2008) or to judge whether the intention of the observed action was ordinary or unusual (de Lange et al. 2008), there is an increase of activity in the posterior superior temporal sulcus (STS) region, posterior cingulate cortex, and the medial prefrontal cortex. Some studies suggested that a region of right temporoparietal junction, often referred to as right TPJ, plays a crucial role in ‘mentalizing’ (e.g., Saxe and Wexler 2005, 2006). This view, however, should be accepted with caution. In fact, as shown by Mitchell (2008) (see, however, Scholz et al. 2009) the same right TPJ activated during “mentalizing” is also active in task requiring attention. The overlap between these two mental functions casts serious doubts on the hypothesis that TPJ plays a crucial role in intention understanding. In accord with the interpretation of Mitchell’s view are some data by Buccino et al. (2007). In an fMRI study these authors investigated the neural basis of human capacity to diV erentiate between actions reXecting the intention of the agent (intended actions) and actions that did not re Xect it (non-intended actions). Volunteers were presented with video-clips showing a large number of actions performed with diV erent eV ectors, each in a double version: one in which the actor achieved the purpose of his or her action (e.g., pour the wine), the other in which the actor performed a similar action but failed to reach the goal of it because of a motor slip or a clumsy movement (e.g., spill the wine). The data showed the activation of the mirror system areas in both conditions. The contrast, however, non-intended versus intended actions showed an activation of the right TPJ and the mesial prefrontal cortex. Because there is little doubt that a person observing another person falling down or spilling the wine because of a motor slip does not “put himself in the shoes” of that individual, the activation observed in the experiment by Buccino et al. (2007) is hardly due to an attempt to understand the other’s intention, but rather depends on an increase of the observer’s attention due to the surprising course of the event.

An impairment of the mirror mechanism explains some W

de cits in children with autism

Autistic spectrum disorder (ASD) is a heterogeneous syndrome characterized by impairment in social skills, verbal and nonverbal communication, coupled with restricted, and repetitive behaviors (DSM-IV-TR 2000). DeWcits in the domains of a V ective links and emotional behavior are other aspects of ASD (Kanner 1943). Autism aV ects a variety of nervous structures, from the cerebral cortex to the cerebellum and brainstem (see Minshew and Williams 2007). However, in the context of a

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broader neurodevelopmental deWcit, a set of ASD symptoms (impairment in communication, language, and the capacity to understand others) appears to match functions mediated by the mirror mechanism. The hypothesis that this speciWc set of deWcits might depend on an impairment of the mirror mechanism (Altschuler et al. 2000; Williams et al. 2001) has therefore been advanced. Evidence coming from EEG, TMS, and brain imaging studies supports this hypothesis (e.g., Nishitani et al. 2004; Oberman et al. 2005; Theoret et al. 2005; Dapretto et al. 2006). Oberman et al. (2005) studied the suppression of  rhythm during the execution and observation of motor acts in typically developing (TD) and children with autism. The results showed that, in contrast with TD children, ASD do not present  rhythm suppression during the observation of motor acts done by others. The  rhythm suppression is present only during active movements (Fig. 5). Similar data were obtained by Martineau et al. (2008). Additional evidence for an impaired mirror mechanism in autism came from behavioral and TMS studies. Avikainen et al. (2003) showed that, unlike TD individuals, who, when viewing persons face-to-face, tend to imitate them in a mirror way, children with autism do not show this preference. This imitation peculiarity is most likely due to a de Wcit of mirror mechanism coding other person’s movements on one’s own. Theoret et al. (2005) demonstrated an impaired motor facilitation in children with autism during action observation by using TMS. Finally, strong evidence in favor of a deWcit of the mirror mechanism in ASD came from an fMRI study. High functioning children with autism and matched controls were scanned while imitating and observing emotional

expressions. The results showed a signi Wcantly weaker activation in IFG in children with autism than in typically developing (TD) children. Most interestingly, the activation was inversely related to symptom severity (Dapretto et al. 2006). Taken together, these data indicate that children with autism process the actions done by others in a manner diV erent from that of TD children. The simplest way to account for these diV erences is to postulate (see also above) that children with ASD have an impairment of the mirror mechanism. This hypothesis is also known as the “broken mirror” hypothesis (Ramachandran and Oberman 2006). There are some behavioral studies indicating, however, that this hypothesis is not fully satisfactory and needs speciWcations. These studies reported that children with ASD do not present deWcits in understanding the goal of motor acts done by others (Hamilton et al. 2007; Bird et al. 2007; Leighton et al. 2008; Southgate and Hamilton 2008). It was, therefore, claimed that the “broken mirror” hypothesis of autism is wrong (e.g., Southgate and Hamilton 2008). It must be noted, however, that these studies took into account only one aspect of mirror organization, the one related to the role of the mirror neurons in the recognition of motor acts done by others. If only this aspect of the mirror system is considered, the criticism against the broken mirror hypothesis appears to be well taken. Neurophysiological studies showed, however, that there is a second aspect of the mirror neuron organization based not on the activity of single neurons, but on the organization of cortical motor system. The neural basis of this organization consists of chains of motor acts. These chains are formed by populations of neurons, each coding speci Wc,

Fig. 5 Absence of EEG desynchronization during the observation of movements done by others. The charts show desynchronization of the  rhythm in controls (a) and patients with autism spectrum disorder (b). Observation of movement of an inanimate object ( pale green), movements made with the hand ( green), and active hand movements (red ). The bars represent the amount of  activity in central scalp

locations; C3, Cz, and C4 refer to scalp coordinates of the 10/20 EEG system. SigniWcant  activity, indicated by asterisks, is present for the hand observation condition only in controls, showing that patients with autism spectrum disorder fail to react to the observation of other people’s actions in the standard way (modi Wed from Oberman et al. 2005)


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serially connected motor acts (e.g., reach-grasp-bring to the mouth; or reach-grasp-move away). During voluntary movements the agent recruits one of these chains according to his/her motor intention. These chains also contain “action constrained” mirror neurons, that is neurons that Wre only if the motor act they code is part of a motor chain (e.g., grasping for placing, but not grasping for eating, or viceversa). During the observation of actions done by others, “action constrained” mirror neurons Wre when the observed behavior matches the speciWc action coded by the chain in which those neurons are embedded. Their Wring activates an entire action chain providing the observer with a motor representation of the action that the agent is ready to do. In virtue of this mechanism the observer understands the agents’ intention (Fogassi et al. 2005). Recently, it has been shown that the chained motor act organization is impaired in autism (Cattaneo et al. 2007). TD children and children with autism were asked to perform the two actions: grasping an object to eat it or grasping to place it into a container (Fig. 6). The EMG activity of

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the mylohyoid muscle (MH), a muscle involved in opening of the mouth, was recorded. In TD children the muscle became active as soon they moved the arm to reach the food. In contrast, no MH muscle activation was observed during food reaching and grasping in autistic children. MH muscle activation appeared only when the children brought the food to their mouth. These data indicate that ASD children are unable to organize their motor acts into a unitary action characterized by a speci Wc intention. In a further experiment TD children and children with autism were tested while they observed an experimenter either grasping a piece of food for eating or grasping a piece of paper for placing it into a container (Fig. 6). The EMG of MH muscle was recorded. The results showed that in TD children, the observation of food grasping determined the activation of MH, while this activation was lacking in children with autism. In other words, while the observation of an action done by another individual intruded into the motor system of a TD observer, this intrusion was lacking in children with autism. This Wnding

Fig. 6 Responses of typically developing children (TD) and children with autism ( AU ) during the observation and execution of two actions. Upper panel schematic representation of the actions. Top the individual reaches a piece of food located on a touch-sensitive plate, grasps it and brings it to the mouth. Bottom the individual reaches a piece of a paper located on the same plate, grasps it, and puts into a container placed on the shoulder. Middle panel time course of the recti Wed EMG activity of MH muscle for TD children and children with autism ( AU ) during the observation of the two tasks. Lower panel EMG activity of MH muscle during the execution of the two tasks. Bringing-tothe-mouth action ( red ), placing action (blue). Vertical bars indicate the SE. All curves are aligned with the moment of object lifting from the touchsensitive plate ( t = 0 , dashed vertical line) (modiWed from Cattaneo et al. 2007)

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indicates that, in autism, the mirror system is silent during action observation and the immediate, experiential understanding of others’ intention is absent. Summing up, these data strongly suggest that children with autism have a de Wcit in the chained organization of motor acts and, as a consequence, they are unable to activate it during action observation. Without this internal “replica” of the actions of others, they cannot grasp directly, without cognitive inferences, the intention of others. According to this new mirror hypothesis on the neural basis of the autistic deWcit in understanding others, there is a dissociation, in autism, between the capacity to understand the what of an action (carried out by the basic mirror neurons mechanism) and the why of it (depending on the integrity of the chained motor organization). In order to test this point an experiment was recently performed by Boria et al. (2009). In this study TD and autistic children were presented with pictures showing goal-directed motor acts and asked to report what the actor was doing and why he was doing it. These two tasks test two di V erent abilities: the Wrst is that of recognizing the goal of the observed motor act, that is something occurring “now” (e.g., grasping an object); the second consists in understanding the intention of the action that is something that will occur in the future (e.g., grasping to eat). The results showed that while both TD and ASD children recognized what the actor was doing, ASD children were impaired in recognizing the why of that action. The type of why error was systematic: ASD children constantly tended to attribute to the actor the intention related to the common use of the grasped object. Thus, grasping a pair of scissors indicates the intention to cut, while grasping a mug that of drinking, this regardless of how the object was grasped. In other words, ASD children interpreted the behavior of others on the basis of the common use of observed object rather then on the basis of the motor behavior of the actors (Boria et al. 2009).

short

distance from the observer, there are other mirror neurons in area F5 that discharge depending on whether the motor act is performed within or outside the monkey’s peripersonal space. Most interestingly, some of these neurons code space operationally. That is, these neurons describe the action of others in term of their possibility to act on an object. For a set of these neurons, for example, the peripersonal space becomes extrapersonal if a transparent barrier is placed between the observing monkey and the stimulus (Caggiano et al. 2009). A second recent study showed that a subset of neurons, located in area LIP, “mirrors” observed attention by Wring both when monkey looks in the preferred direction of the neuron and when the observed monkey looks in that direction. Another subset of LIP of neurons was, in contrast, suppressed by social gaze cues, possibly subserving behavioral demands by maintaining Wxation on the observed face. As proposed by the authors (Shepherd et al. 2009), these Wndings suggest that the mirror mechanism of area LIP contributes to sharing of observed attention, a fundamental step in social cognition. Finally a third study showed that, in the monkey ventral intraparietal area (VIP) and the adjacent area PFG there are neurons that code the peripersonal space of the observing (recorded) monkey and the peripersonal space of another individual facing it (Ishida et al. 2009). This Wnding suggests that mirror neurons are critical for understanding not only the motor acts of others, but also others’ body parts and body-centered motor acts. As one can imagine, a new view of the neural basis of cognition has also raised doubts and criticisms. Some of them have been very useful for clarifying various points of the “immediate action perception” theory and, more generally, for sharpening and rendering more precise its claims (e.g., Jacob and Jeannerod 2005; Knoblich and Prinz 2005; Csibra and Gergely 2007). Beside these constructive criticisms, recently some articles appeared expressing a curious “anti-mirror” stance (Dinstein 2008; Dinstein et al. 2008; Lingnau et al. 2009). Their main argument is the following: action observation activates in humans, as in the monkeys, parietal and motor areas, but the properties of the activated neurons are di V er-

report on mirror neurons (Di Pellegrino et al. 1992) would have predicted the enormous impact that that discovery would have not only on neuroscience but also on a host of disciplines ranging from social sciences to esthetics. What is particularly rewarding for who discovered mirror neurons is that, after so many years, new important Wndings related to the mirror mechanism continue to appear. Three recent particularly interesting contributions on mirror mechanisms in the monkey are worth mentioning. The Wrst shows that, besides mirror neurons describing the motor acts done by others independently of their

ent in the two species. While in monkeys the activated neurons are mirror neurons, this is not so in humans. In humans, motor areas are endowed with two distinct populations of neurons: one merely sensory, the other merely motor. The two populations do not communicate one with another. Hence the mirror neurons do not exist in humans. It was also claimed that, in order to prove “really” the existence of mirror neurons in humans, one has to show that they present the “repetition suppression”, that is that they decrease their response not only following repetitive observation of the same motor act done by another, but

How the things are now

I (GR) suppose that none of the authors of the

Wrst


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also, crucially, following visual presentation of a motor act after its execution. If mirror neurons do exist, they should habituate in this cross-modal test. As stressed by Logothetis (2008) there are serious di Yculties in interpreting the results obtained with the repetition suppression technique. This is especially true for its cross-modal variant. Repetitions suppression, in fact, takes place when information arrives at a neuron using the same or largely common pathways, but not when information reaches a neuron using diV erent pathways. This because repetition suppression is a phenomenon that occurs at the synaptic level and not as a consequence of repetitive discharge of a neuron (Sawamura et al. 2006). It is important to keep in mind that, in the case of the activation of mirror neurons, the communality of input in the cross-modal test is typically lacking because during action observation the input is coming mostly from STS, while during voluntary movement the neurons are triggered by commands arriving form the frontal lobe and other higher order centers. The results of adaptation experiments will depend therefore on the degree of input communality to motor neuron that is introduced in the experimental design. As one may expect from these considerations, the results of the experiments using repetition suppression technique produced contrasting results (e.g., Dinstein 2008; Chong et al. 2008, Lingnau et al. 2009, Kilner et al. 2009). However, the most recent data using this technique show cross-modal adaptation and clearly prove the mirror neuron existence (Kilner et al. 2009). The proposed “two populations” hypothesis is also disproved by experiments in which the authors tested whether the same voxels were active in the mirror areas during action observation and action execution (Gazzola and Keysers 2009). This “shared voxels technique” showed that the same voxels became active during both action observation and execution. While the use of these new techniques may provide interesting information on the organization the mirror network, the neurophysiological reasoning underlying the “two populations” hypothesis is very shaky. To believe that the neurons located in motor areas that respond to action observation are merely sensory or merely motor neurons W

requires two assumptions. The rst is that, unlike monkeys, human motor areas contain a large number of “displaced” sensory neurons. The second is that these “displaced” neurons do not communicate with motor neurons. While the Wrst assumption is unlikely, but possible, the second is hard to reconcile with all we know on the architecture of cerebral cortex. Cerebral cortex is typically organized in columns with rich connections between neurons in diV erent layers. To postulate that information from STS reaching the parietal and then motor areas remains in humans segregated from

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the motor output is absurd. First, even the staunchest cognitivist would admit that sensory information is used for motor purposes and not only for perception. Thus, sensory information must reach cortical motor neurons. Second, TMS studies (see above) showed that there is a clear congruence between the observed motor act and the activated motor representation. In other words higher order sensory information describing motor acts activates neurons that code those motor acts. But, if motor neurons receive sensory information congruent with their motor properties, these neurons are ‘mirror neurons’ by de Wnition. The “incommunicado populations” hypothesis seems, therefore, a remote possibility rather than something grounded in physiological reality. However, even wrong assumptions sometimes generate interesting experiments.

Acknowledgments The study was supported by Fondazione Monte Parma and by a grant (FIL) of the University of Parma to GR. M.F-D.

was supported by Fondazione Cassa di Risparmio di Ferrara. We thank Rachel Wood for her comments on the article.

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Salud Mental Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente [email protected]

ISSN (Versión impresa): 0185-3325 MÉXICO

2007Benitez King / Gerd Kempermann Gerardo Ramírez Rodriguez / Gloria FORMACIÓN DE NEURONAS NUEVAS EN EL HIPOCAMPO ADULTO: NEUROGÉNESIS Salud Mental, mayo-junio, año/vol. 30, número 003 Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente Distrito Federal, México pp. 12-19

Red de Revistas Científicas de América Latina y el Caribe, España y Portugal Universidad Autónoma del Estado de México http://redalyc.uaemex.mx


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FORMACIÓN DE NEURONAS NUEVAS EN EL HIPOCAMPO ADULTO: NEUROGÉNESIS 1,2

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Gerardo Ramírez-Rodriguez , Gloria Benítez-King , Gerd Kempermann

SUMMARY New neuron formation in the adult brain was an interesting finding that extended the knowledge about brain plasticity. In 1966 Joseph Altman reported the incorporation of tritiated thymidine to neural cell DNA. This finding indicated the proliferation event in the adult brain. After twenty years of this finding, new information was generated that confirmed the new neuron formation in the adulthood. In this review, we will mention different aspects of the new neuron formation process called neurogenesis, as well as some of the factors that modulate such process, citing the information already known about the neuronal development stages that take place for the new neuron formation in the hippocampus. Finally, we will review some evidence about the neurogenic process in depression and in neurodegenerative diseases, as well as the possible role of the new neurons when they are integrated into the neuronal network. In the adult brain there are two regions where new neuron formation process takes place: the olfactory bulb and the hippocampus. New neurons are derived from neural stem cells, which reside in the subventricular zone of the lateral ventricles and in

Type 3 present longer processes integrated into the granular cell layer. During this step, where the migration and cell fate decision take place, the cells express different markers as the microtubule associated protein doublecortin, the homeobox gene related to the Drosophila gene prospero Prox-1 and the neuron-specific nuclear protein Neu-N. Once the cells exit the cell cycle, immature neurons are generated showing longer dendritic processes crossing the granular cell layer. These immature neurons will fully differentiate to be integrated into the neuronal network. At this final stage the cells are fully differentiated and the new neurons express specific markers as the calcium binding protein calbindin and their electrophysiological properties are similar to the old neurons. Neurogenesis is a complex process that is modulated and regulated by different factors. One of these is the niche which is formed by the neural stem cells, astrocytes and endothelial cells. Adult neural stem cells proliferate and differentiate depending on the cellular and molecular composition of the niche. The three components work in synchrony in both neurogenic areas with active proliferation. The role of the niche is the maintenance of the stem cells pool. The astrocytes modulate the proliferation of the neural stem cell and of the rapid amplifying cell population, as well as the migration of these cells by the action of the secre-

the subgranular zone of the therapid dentate gyrus. Neural stem cells may proliferate and generate amplifying progenitor and neuroblast populations. These populations will migrate and differentiate in neurons to finally be integrated into the neuronal network. In the adult brain, neural stem cells have radial glial features expressing specific markers as the glial fibrilar acidic protein (GFAP), as well as the un-differentiated cell marker nestin. This characteristic makes suitable neural stem cells identification. Thus, the new neurons can be identified by both the specific marker expression and by electrophysiological properties. The different cell development stages during the neurogenic process have been characterized in the subventricular zone as well as in the subgranular zone of the dentate gyrus. In addition to the radial-glia features, neural stem cells show a slowly dividing ratio and once the neural stem cells divide by

ting factors. also plays a key role in maintaining the astrocytic andThe the niche endothelial cell populations. Besides the niche, other factors are involved in the neurogenic process, such as the neurotransmitters (GABA, glutamate, serotonin, dopamine), hormones (prolactin, growth hormone), growth factors (FGF, EGF) and neurotrophins (BDNF, NT3). All of them modulate different steps of the process. Some other factors that influence the new neuron formation include the physical activity, enrichment environment and social interaction. It has been shown that physical activity increases the number of surviving newborn cells when rodents have free access to the running wheel. Another positive regulator of the neurogenic process is the enrichment environment. The influence of this factor on the new neuron formation was demonstrated when the animals were maintained

asymmetric division a rapid amplifying progenitor population is generated. In the hippocampus, phenotype analysis had allowed cell classification in three different types according to the kind of protein marker expression. These progenitors are generated during the expansion phase by symmetric cell division. Type 2a and 2b present short neuritic processes parallel to the granular cell layer and the

in a cage with tunnels and toys. In addition, when the rodents were forced to learn a particular task, more new neurons were found in the dentate gyrus. Additionally, the social interaction has a positive influence on the new neuron formation. Even when neurogenesis is positively regulated by the afore mentioned factors, different conditions and factors have a negati-

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Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente. Departamento de Neurofarmacología, Subdirección de Investigaciones Clínicas, México D.F. Max Delbrück Center for Molecular Medicine (MDC), Berlin-Buch, Alemania. Correspondencia: Dr. Gerardo Ramírez-Rodríguez. Max Delbrück Center for Molecular Medicine. Robert Rössle Straße 10, D-13125 Berlin-Buch, Alemania. Teléfono: +49/30/9406-327 5. E-Mail: [email protected] Recibido: 9 de enero de 2007. Aceptado: 6 de febrero de 2007. 2

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ve influence on this process. It is known that psychological stress affects in a negative manner the neurogenic process. The stress decreases the proliferation of progenitor cells in the dentate gyrus. This negative effect involves glucocorticoids whose increased levels inhibit the new neuron formation. Also, an exogenous administered corticosterone suppresses the new neuron formation. Another negative factor on neurogenesis related to glucocorticoids, is the sleep deprivation, which impairs the neuroge-

placement in the treatment of neurodegenerative and psychiatric illnesses. However it is necessary to go deeply in the mechanisms and signaling pathways involved in the neurogenesis processes.

nic process by increasing corticosterone levels causing a reduction in cell proliferation. Also, the abuse drugs cause a negative effect in the new neuron formation. It is known that chronic alcoholism negatively impact neurogenesis as well as cocaine, dr ug that impairs the proliferation dynamics in the dentate gyrus. Psychiatric disorders, such as depression, have been associated with an impaired neurogenesis, which is reverted by antidepressant drugs. In contrast to the effects of stress, an antidepressant pharmacologic treatment increases the new neuron formation. The antidepressant effect is dependent on chronic treatment, consistent with the time course of the therapeutic action of these compounds. Recently, it has been shown that fluoxetine increases symmetric divisions of early progenitor cells and that these cells called or named neuronal progenitors targeted by fluoxetine in the adult brain.

RESUMEN El hallazgo de la formación de neuronas nuevas revolucionó el concepto de que el cerebro era el único órgano incapaz de regenerarse y, por lo tanto, que era estático. Este concepto implica que el cerebro es un órgano plástico que responde a diversos factores, los cuales pueden influir positiva o negativamente en la formación de neuronas nuevas, las cuales a su vez pueden generar un efecto benéfico para el cerebro. Desde 1966 se encontraron evidencias que apoyaban la formación de neuronas nuevas en el cerebro. Veinte años después, los estudios continuaron para confirmar esos primeros hallazgos. Desde entonces se sabe que existen dos regiones en el cerebro adulto donde se lleva a cabo la formación de neuronas nuevas: el bulbo olfatorio y el hipocampo. Estas neuro-

This report describes one mechanism for antidepressant; howe ver, the mechanisms by which antidepressant drugs act is not known at all and can be complex. Nevertheless, it has been reported that antidepressants induce an increase in serotonin or norephinephrine levels which activate the corresponding receptors and their downstream signaling pathways. One of these signaling pathways is the cAMP-CREB cascade. This second messenger is upregulated in the hippocampus together with the activity of the cAMP-dependent protein kinase. On the same pathway, the cAMP response element binding protein (CREB) shows an increase in function and expression. In patients with neurodegeneration, a defect in the neurogenesis process has been described. In Alzheimer’s disease, cell proliferation and the potential regenerative factors levels are diminis-

nas nuevas derivan de las células pluripotenciales residentes en la zona subventricular de los ventrículos laterales y en la zona subgranular del giro dentado, respectivamente. Estas dos regiones del cerebro presentan características importantes que permiten que se lleve a cabo el proceso de formación de neuronas nuevas llamado neurogénesis. La neurogénesis es un proceso complejo que involucra diversas etapas, como la proliferación de las células pluripotenciales, la migración, la diferenciación, la sobrevivencia de las neuronas nue vas, así como la integración de éstas en los circuitos neuronales existentes. Los cambios morfológicos de las células que participan en el proceso de la neurogénesis han permitido identificar diversas características dependiendo de los marcadores proteicos expresados temporalmente. Estos marcadores pueden ser proteínas es-

hed. However, several studies have revealed an increase in the expression of the neurogenic marker doublecortin. Recently, it has been reported the presence of proliferative cells in presenile Alzheimer hippocampus without indications for altered dentate gyrus. In addition to this finding, the influence of the enrichment environment on the new neuron formation has been explored. In these studies, it was shown that rodents housed under enrichment conditions had an increased neurotrophin 3 (NT-3) and brain derived neurotrophic factor, as well as an increased hippocampal neurogenesis accomplished with the improvement in the water maze performance. In another study, described by Lazarov in 2005, the enrichment environment leads a reduction in the levels of cerebral beta-amyloid and an increase in the genes associated with learning-memory, neurogenesis and cell survival pathways. In amyotrophic lateral sclerosis that is characterized by motor neuron degeneration the new neuron formation is impaired. By using mutant mice for the superoxide dismutase-1 enzyme, an enzyme that is altered in amyotrophic lateral sclerosis and with the precursor cells isolated from the subventricular zone of the this mutants there is a reduction in the incorporation of the DNA synthesis marker bromodeoxyuridine(BrdU), and in the response to mitogen stimulation, in presymptomatic and symptomatic mice, respectively. Evidence obtained so far strongly suggest that neural stem cells manipulation can be a good possibility to induce the neuron re-

tructurales como los componentes del citoesqueleto (microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios), proteínas asociadas a dichos componentes o factores de transcripción. Las células pluripotenciales presentan características de la glía radial, que expresan el marcador conocido como proteína fibrilar acídica de la glía (GFAP, por sus siglas en inglés), así como el marcador para células no diferenciadas que es la nestina. Los diferentes estadios de desarrollo de las células durante el proceso de formación de neuronas nuevas han sido caracterizados en ambas regiones que presentan neurogénesis constitutiva. En la zona subgranular del giro dentado, las células pluripotenciales expresan nestina, la proteína de unión a lípidos del cerebro (BLBP, en inglés) y GFAP. Esta población celular se caracteriza por tener una baja tasa de división celular. Una vez que estas células se dividen, dan lugar a una población que se amplifica rápidamente, de la cual se generan por división simétrica las células progenitoras de tipo 2 y 3. Las células progenitoras tipo 2a y 2b presentan procesos neuríticos cortos paralelos a la zona granular del giro dentado; en cambio, las de tipo 3 presentan procesos largos integrados en la capa granular. Durante esta etapa se inician los eventos de migración y de diferenciación temprana, y las células expresan la proteína asociada a microtúbulos doblecortina, el factor de transcripción “Prox1” y la proteína nuclear neuronal específica “NeuN”. Una vez que las células salen del ciclo celular, se generan las neuronas inmaduras caracterizadas por procesos dendríticos largos que cru-

Key words: Hippocampus, neurogenesis, stem cells, depression,

neurodegeneration.

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zan la capa granular del giro dentado. Estas neuronas inmaduras van a diferenciarse en su totalidad para integrarse en los circuitos neuronales. En este estadio final, las nuevas neuronas expresan marcadores específicos, como la proteína de unión a calcio llamada calbindina, así como propiedades electrofisiológicas similares a las neuronas viejas. La formación de neuronas nuevas está modulada finamente para evitar una alteración de los circuitos neuronales. El nicho es uno

derivan de los estudios realizados por Altman y cols. en la década de 1970, cuando se cuantificó la incorporación en el hipocampo de la timidina tritiada (un marcador de proliferación celular que se integra al ácido desoxirribonucleico) (2). Veinte años después de este hallazgo, se ha obtenido conocimiento que demuestra que la neurogénesis, palabra con que se designa el

de los factores que intervienen en la regulación de la neurogénesis. Está constituido por las células pluripotenciales, los astrocitos y las células endoteliales. Los tres componentes del nicho trabajan en sincronía: 1. para mantener la población de células pluripotenciales; 2. los astrocitos modulan la proliferación de las células pluripotenciales y de las células que amplifican rápidamente, así como la migración de estas células a través de la acción de diversos factores secretados por los astrocitos, y 3. para mantener la población de astrocitos y de células endoteliales. Otros factores involucrados en la formación de neuronas nue vas son los neurotransmisores (GABA, glutamato, serotonina, dopamina), las hormonas (la prolactina y la hormona de crecimiento), los factores de crecimiento (factor de crecimiento de fibroblastos, siglas en inglés: FGF; factor de crecimiento epider-

, ocurre de forma nacimiento nuevas constitutiva de en neuronas dos regiones específicas del cerebro adulto: la zona subventricular de los ventrículos laterales (11) y la zona subgranular del giro dentado en el hipocampo (17). Este mismo hallazgo ha sido reportado en humanos en la zona subventricular por Sanai en 2004 (38), así como en el hipocampo por Ericsson en 1998 (13). La formación de neuronas nuevas en el cerebro adulto es un proceso interesante para la implementación de tratamientos de reemplazo neuronal en las enfermedades neurodegenerativas y también para aquellas

mal, siglas en inglés: EGF), las neurotrofinas (factor derivado de cerebro, siglas en inglés: BDNF); neurotrofina 3, siglas en inglés: NT3). Se ha demostrado que hay factores sociales que también pueden modular el proceso de la neurogénesis, como la actividad física, el ambiente enriquecido y la interacción social. Aun cuando la formación de neuronas nuevas es influida positivamente por los factores antes mencionados, este proceso puede ser modulado de forma negativa por factores como el estrés psicológico. Este disminuye la formación de neuronas nuevas, o bien en las enfermedades psiquiátricas tales como la depresión, suceso que es revertido con el uso de fármacos antidepresivos. Recientemente, se describió que la falta de sueño afecta negativamente la formación de neuronas nuevas. Efecto similar surten las drogas de abuso. Además, existe información sobre lo que sucede en las

asociadas la pérdida neuronal selectiva, los trastornoscon neurológicos y psiquiátricos. Uncomo aspecto esencial para inducir la neurogénesis es aprender cómo manipular las células pluripotenciales residentes en el cerebro para llevar a cabo la repoblación neuronal o glial (28). En esta revisión se mencionan los conceptos básicos de la neurogénesis, incluida una explicación acerca de las células precursoras, cuál es la función de los factores intrínsecos y los factores extrínsecos en la regulación del proceso de formación de neuronas nuevas, así como de algunas evidencias que apoyan que la neurogénesis es un proceso importante para el posible mantenimiento de la funcionalidad cerebral. Esta última se encuentra alterada tanto en las enfermedades psiquiátricas como en las enfermedades neurodegenerativas.

enfermedades neurodegenerativas en relación con la formación de nuevas neuronas. En esta revisión se mencionan los diferentes aspectos del proceso de formación de neuronas nuevas, así como los factores que lo modulan de forma positiva o negativa. Asimismo, revisaremos algunas evidencias en que se ha reportado que la neurogénesis disminuye en la depresión y en las enfermedades neurodegenerativas. Finalmente se hace una breve mención de la posible función de estas nuevas neuronas en el hipocampo y su relación con los procesos de aprendizaje y memoria. Palabras clave: Hipocampo, neurogénesis, células pluripotencia-

les, depresión, neurodegeneración.

INTRODUCCIÓN La formación de neuronas nuevas obedece a un mecanismo integrado y modulado finamente. Contrariamente a lo que se pensaba acerca de la naturaleza estática del cerebro adulto, se ha descrito que éste es capaz de generar neuronas nuevas que pueden integrarse a los circuitos neuronales existentes. Los primeros hallazgos que indicaron la formación de nuevas neuronas 14 http://slide pdf.c om/re a de r/full/guia nue stros-ma rc os-te or ic os-ne urona s-e spe jo-ne uroge ne sis

NEUROGÉNESIS EN EL CEREBRO ADULTO La plasticidad cerebral se refiere a la capacidad del encéfalo para cambiar su estructura y su función durante el proceso de maduración y aprendizaje, y también frente al daño neuronal que se produce en las enfermedades. Los cambios plásticos del cerebro involucran diversos niveles de organización, como el aspecto molecular y la participación de todo el sistema. En la plasticidad del cerebro existen cambios en los elementos neuronales y en los elementos que dan soporte al tejido, como la glía y los vasos sanguíneos. De tal modo, la formación de neuronas nuevas y la incorporación de éstas a los circuitos existentes debe considerarse como un cambio estructural en el cerebro que refleja la plasticidad del mismo ante la incorporación de nuevos elementos neuronales (28). Salud Mental, Vol. 30, No. 3, mayo-junio 2007 44/49

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ZONAS DONDE SE PRESENTA DE FORMA CONSTITUTIVA LA FORMACIÓN DE NEURONAS NUEVAS Aun cuando se ha reportado la formación de neuronas nuevas en otras partes del cerebro adulto debido a diversos agentes nocivos que producen daño en el mismo, la formación continua de neuronas nuevas

son clasificadas como tipo celular 2a, 2b y 3 dependiendo de los marcadores que expresan. Los tipos celulares 2b y 3 expresan doblecortina, proteína que se une a los microtúbulos y que es un marcador para neuronas inmaduras. Sin embargo, el tipo 2b expresa el marcador neuronal NeuN a diferencia del tipo 2a. El tipo 2b aún puede dividirse una vez más y dar origen al

durante se presenta dos regiones del cerebro:laeletapa bulboadulta olfatorio y el giroen dentado del hipocampo (11, 15, 36). En la zona subventricular, las células pluripotenciales dan origen a las progenitoras que van a migrar a través de la cadena rostro-migratoria para llegar al bulbo olfatorio donde se diferencian formando interneuronas inhibitorias funcionales de dos tipos: células granulares y periglomerulares (15), que establecen contactos para modular el proceso de la información sensorial. En el giro dentado, las células pluripotenciales residen en la zona subgranular, y dan origen a las células progenitoras. Estas células proge-

tipo celular el cual expresa y NeuN. Los tres tipos3,celulares expresandoblecortina la proteína polisiálica de adhesión neural (PSA-NCAM, por sus siglas en inglés)(20). Las células que intervienen en el proceso de formación de nuevas neuronas presentan diferentes características morfológicas. Los tipos 2a y 2b presentan procesos neuríticos cortos y paralelos a la zona granular; en cambio, el tipo 3 exhibe prolongaciones neuríticas hacia la zona granular del giro dentado. El tipo 3 corresponde a una neurona inmadura y en ocasiones puede mostrar dendritas que cruzan la zona granular del giro dentado. Como se mencionó ante-

nitoras en la zona granular giro dentadomaduran enviandolocalmente sus proyecciones axonales haciadel el área conocida como cuerno de Amón (CA3) y las arborizaciones dendríticas hacia la capa granular (20, 36).

riormente, en cuatro o siete semanas estas neuronas nuevas presentan arborizaciones dendríticas hacia la capa granular, así como características funcionales similares a las neuronas existentes (12, 20, 46) (figura 1).

CARACTERIZACIÓN MORFOLÓGICA DE LOS DIFERENTES TIPOS CELULARES QUE SE PRESENTAN DURANTE LA NEUROGÉNESIS

FACTORES QUE MODULAN LA NEUROGÉNESIS

La descripción de la formación de neuronas nuevas en el hipocampo ha permitido conocer los cambios morfológicos que se presentan durante este proceso. Brevemente, este proceso inicia con la división de una célula pluripotencial para dar lugar a dos células hijas, las cuales van a migrar a partir del sitio de división y comienzan a diferenciarse en neuronas que extienden dendritas hacia la capa molecular y más tarde un axón que proyecta hacia el área CA3 (20). Después de cuatro a siete semanas, las neuronas nuevas llegan a integrarse a los circuitos neuronales existentes (46). En forma explícita han sido descritos los diferentes eventos y cambios morfológicos que se presentan durante la formación de neuronas nuevas, incluida la descripción de los diferentes marcadores específicos expresados para cada etapa de dicho proceso. Las células pluripotenciales presentan características de la glía radial (20) que expresan marcadores como las proteínas que forman filamentos intermedios, como la nestina y la proteína acídica fibrilar (GFAP, por sus siglas en inglés); estas células tienen la capacidad de dividir y mantener su población (20). A partir de estas células se origina una población que aumenta rápidamente, que es positiva para la proteína nestina y que presenta diferentes características. En éstas se determina el linaje celular y

Como se mencionó previamente, la neurogénesis no es un evento estático sino dinámico y, por lo tanto, está modulado y regulado por diversos factores para responder a las demandas del cerebro. Entre los factores involucrados en la modulación y regulación de la neurogénesis se encuentran el nicho y los factores internos y externos que pueden ser neurotransmisores, factores de crecimiento, factores neurotróficos, hormonas, la actividad física y el aprendizaje. Las dos áreas neurogénicas del cerebro adulto en que residen las células pluripotenciales ocupan un nicho formado por los astrocitos y por las células endoteliales. Estas cubren a las células pluripotenciales para fa vorecer su renovación y los astrocitos favorecen el direccionamiento de las células progenitoras para formar neuronas. Es sorprendente que las células pluripotenciales también puedan formar células endoteliales dependiendo de las necesidades y de las condiciones, lo cual sugiere que las células pluripotenciales neurales son capaces de volver a poblar su nicho (3, 8, 35, 42, 50).

FACTORES INTERNOS QUE PARTICIPAN EN LA MODULACIÓN DE LA NEUROGÉNESIS La neurogénesis es un proceso regulado de forma fina para poder dar lugar a la proliferación y a la formación


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Proliferación

Migración

Diferenciación y sobrevivencia

Maduración e integración

Célula pluripotencial (Stem Cell)

Capa granular del giro dentado (Hipocampo)

Células precursoras que

Tipo 2a y b

amplifican rápidamente

Progenitores

Neurona inmadura

Neurona madura

Fig. 1. Representación de las etapas del proceso de la neurogénesis, así como de las diferencias morfológicas de las células durante la formación de una nueva neurona en el hipocampo.

de las neuronas nuevas, de tal modo que existen factores internos que controlan la proliferación de las células pluripotenciales y de las células derivadas de éstas. Entre estos factores se encuentran los receptores expresados por las células pluripotenciales y progenitoras a diversas moléculas, como las proteínas que controlan la comunicación célula-célula durante el desarrollo llamadas “Ephrins” y que regulan la proliferación celular (18). Entre los sistemas de señalización celular que regulan la neurogénesis está la proteína que controla la transcripción y que es importante durante el desarrollo, conocida como Sonic-hedgehog, y que está involucrada en el mantenimiento de las células progenitoras en los adultos (22), así como el sistema de señalización WNT que también es importante para la comunicación celular y que recientemente se demostró que aumenta la proliferación en el giro dentado de animales adultos (25). Además de los sistemas de señalización celular, se ha demostrado la participación de algunas moléculas de adhesión que modulan la proliferación de las células pluripotenciales. Una de éstas es la molécula de adhesión celular neural (NCAM) que facilita la neurogénesis en el hipocampo regulando la proliferación y la diferenciación de las células progenitoras a través de la regulación de factores de transcripción (4). Asimismo, la señalización ejercida entre los 16 http://slide pdf.c om/re a de r/full/guia nue stros-ma rc os-te or ic os-ne urona s-e spe jo-ne uroge ne sis

astrocitos y los neuroblastos por el neurotransmisor GABA amplifica la producción y la migración de las células de progenitoras a partir del sitio donde se localizan las células pluripotenciales (7). Sin embargo, los factores internos no sólo regulan la proliferación celular sino también la decisión de las células progenitoras para formar neuronas nuevas, de tal modo que se han identificado factores neurogénicos asociados a las poblaciones de astrocitos que se localizan en la zona sub ventricular y en la zona subgranular del giro dentado, lo que indica que éstos ejercen el direccionamiento de las células para formar neuronas (26).

FACTORES EXTERNOS QUE PARTICIPAN EN LA MODULACIÓN DE LA NEUROGÉNESIS Las etapas involucradas en el proceso del nacimiento de una neurona, como la producción, la migración, la diferenciación, la maduración y la sobrevivencia, están moduladas por factores extrínsecos entre los que se encuentran las hormonas, los factores de crecimiento y el daño cerebral. Todos estos factores influyen en la proliferación de las células pluripotenciales en ambas regiones neurogénicas. Recientemente, se describió que el glutamato surte un efecto dual sobre algunas etapas Salud Mental, Vol. 30, No. 3, mayo-junio 2007 46/49

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del proceso para la formación de neuronas nuevas dependiendo del tipo de receptor sobre el cual actúe este neurotransmisor. Cuando el glutamato activa los receptores NMDA, afecta la división celular (51); en cambio, cuando actúa a través de los receptores AMPA, induce un aumento en la proliferación celular (5). El ácido gamma-aminobutírico (GABA) disminuye la

entendimiento debido a la participación de diversos niveles de modulación y regulación.

A proliferación celular (44). al activar receptores GABA en el giro dentado Otrolos neurotransmisor que modula la formación de neuronas nuevas es la serotonina, la cual, a través de la activación del receptor 5HT1A, aumenta la proliferación de las células pluripotenciales en el giro dentado y en la zona subventricular (29, 39). La dopamina también se ha descrito como un factor que modula la formación de neuronas nuevas; sin embargo, su mecanismo de acción aún no está determinado (9, 16). Además de estos neurotransmisores, se ha descrito que las drogas de abuso pueden ejercer un efecto posi-

proceso de memoria y aprendizaje quede participa el hipocampo (1, 45). Sin embargo, el en papel la neurogénesis en el aprendizaje y la memoria, aun cuando ha sido explorado, permanece todavía sin ser entendido en su totalidad. Recientemente se ha sugerido que las neuronas nuevas son similares a las existentes, ya que después de cuatro semanas expresan un patrón electrofisiológico semejante (46). Aunado a esto, se ha descrito que las neuronas nuevas maduras son reclutadas en el hipocampo para ser ensambladas en los circuitos neurales que pueden desempeñar un papel especial para la estabilización de los cambios sinápticos necesarios

tivo o negativo la formación de neuronas nuevas. No obstante, y alenigual que la dopamina, el mecanismo de acción aún no se ha dilucidado (33). Las hormonas que circulan por el organismo también pueden modular el proceso de formación de neuronas nuevas. En cuanto a las hormonas, se ha determinado que la del crecimiento puede inducir un incremento en la formación de neuronas nuevas (24). Otras hormonas implicadas en la neurogénesis hipocampal son los corticoides (49). Recientemente se describió que la neurogénesis también es mediada durante el embarazo por la prolactina (40). Otro factor que modula la neurogénesis es el relacionado con la influencia ambiental y social; uno de ellos es la actividad física que, como bien se ha descrito, promueve la sobrevivencia de las neuronas nuevas en el giro dentado, lo cual se encuentra relacionado con la adquisición de memoria espacial (45). Otro regulador positivo de este proceso es el ambiente enriquecido; la influencia de este factor fue demostrada al mantener unos roedores en una caja con juguetes y túneles (21). Además, cuando los animales son forzados a aprender una prueba en particular, se han encontrado más neuronas nuevas en el giro dentado. Finalmente, el estrés y la falta de sueño reducen la proliferación celular (30, 32). El aislamiento social, la posición social (dominancia jerárquica) (43), el consumo de alcohol (34) y las malas experiencias durante las primeras etapas de la vida, como la privación del contacto materno o el estrés postnatal, disminuyen la formación de neuronas nuevas (31). Considerando lo anterior, es evidente que el proceso de formación de neuronas nuevas se encuentra modulado por varios factores que lo convierten en un proceso complejo tanto para su estudio como para su

para la consolidación de la memoria (37).

FUNCIÓN DE LAS NEURONAS NUEVAS La formación de neuronas nuevas se relaciona con el

NEUROGÉNESIS, ESTRÉS, DEPRESIÓN Y SUEÑO Aun cuando el significado funcional de la formación de neuronas nuevas en el adulto permanece desconocido en su totalidad, se sabe que la supresión de la neurogénesis subyace a algunos de los déficits cogniti vos. El estrés regula negativamente la formación de neuronas nuevas al disminuir la proliferación de células pluripotenciales, involucrando un aumento en los niveles de los glucocorticoides (47). El estrés es un factor de riesgo para la depresión mayor, la cual presenta como síntomas anhedonia, alteraciones en el sueño, reducida actividad sexual, incremento en los niveles de corticosterona y alteraciones en los ritmos circadianos. Asimismo, influye negativamente en la neurogénesis al afectar el tamaño del hipocampo. Este efecto es revertido por los fármacos antidepresivos que incrementan la formación de neuronas nuevas. El efecto de estos fármacos depende del tiempo (14). Recientemente se demostró que la fluoxetina incrementa la división simétrica de una clase de progenitores en el cerebro adulto (12). Este reporte describe uno de los mecanismos de acción de los fármacos antidepresivos; sin embargo, los mecanismos mediante los cuales dichos fármacos ejercen su acción no es conocido en su totalidad. No obstante, se ha reportado que los fármacos antidepresivos inducen el incremento en los niveles de serotonina o de norepinefrina, los cuales activan los receptores correspondientes y las cascadas de señalización que se encuentran río abajo de estos receptores (47). Uno de los segundos mensajeros que aumentan debido a la acción de los fármacos antidepresivos es la


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adenosina monofosfato cíclica (cAMP, por sus siglas en inglés), que es importante para la cascada de señalización que involucra al elemento que responde a cAMP (CREB, por sus siglas en inglés). Este incremento genera un aumento en la producción de neurotrofinas como el factor neural derivado del cerebro (BDNF, por sus siglas en inglés) (47). Otronegativa factor recientemente que afectaesde forma la formación dedescrito neuronas nuevas la ausencia de sueño en roedores. En este estudio se encontró que, después de dos días en condiciones de luz continua, la formación de neuronas fue afectada, lo cual indica que los problemas de sueño pueden alterar el proceso de la formación de neuronas debido al aumento en los niveles de estrés (32).

NEUROGÉNESIS EN LAS ENFERMEDADES NEURODEGENERATIVAS

Respecto a las enfermedades neurodegenerativas, se ha visto que la formación de neuronas nuevas se encuentra regulada en éstas. En la enfermedad de Alzheimer, el potencial proliferativo se encuentra disminuido, así como el nivel de los factores que ayudan a la regeneración (10). Sin embargo, diferentes estudios han revelado un incremento en la expresión del marcador de células inmaduras, doblecortina (19). Recientemente, se reportó la presencia de proliferación celular sin alguna indicación de alteración en el giro dentado (6). Otro aspecto que ha sido explorado en la enfermedad de Alzheimer es la influencia del ambiente enriquecido sobre la formación de neuronas nuevas. Así se encontó que en los roedores mantenidos en un ambiente enriquecido se presentó un aumento en los niveles de neurotrofina 3 (NT-3, abre viatura en inglés) y en el factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF, por sus siglas en inglés), así como un aumento en la formación de neuronas nuevas acompañado por un mejoramiento en la prueba de memoria (48). En relación con la producción de la proteína betaamieloide, Lazarov y cols. reportaron que el ambiente enriquecido induce una disminución en los niveles de esta proteína y genera un aumento en la expresión de los genes asociados con el aprendizaje y la memoria, así como en los genes asociados con la formación de neuronas nuevas y con el proceso de sobrevivencia celular (23). Otra enfermedad neurodegenerativa es la escleloris lateral amiotrófica que se caracteriza por la degeneración de las motoneuronas y en la cual está afectada la formación de neuronas nuevas. Recientemente, utilizando un ratón mutante para la enzima superóxido dismutasa 1, enzima que está afectada en esta enfermedad, se encontró que en los ratones presintomáticos y sintomáticos existe una reducción en la incorpo18 http://slide pdf.c om/re a de r/full/guia nue stros-ma rc os-te or ic os-ne urona s-e spe jo-ne uroge ne sis

ración del marcador de síntesis bromodesoxiuridina, lo que sugiere que la formación de neuronas nuevas está afectada en tal enfermedad neurodegenerativa (27).

CONCLUSIÓN Aun cuando se ha generado conocimiento importante en relación con la formación de neuronas nuevas, todavía existen diversos aspectos que deben ser explorados para entender mejor los eventos involucrados en el proceso de neurogénesis. Dichos aspectos son la biología celular de las células pluripotenciales, así como las señales que modulan dicho proceso. El estudio de estos aspectos implica el uso de células pluripotenciales aisladas de animales adultos para explorar eventos de forma controlada que den información clara acerca de los mecanismos de acción participantes en este proceso, así como el uso de modelos animales que permitan reunir todos los factores que modulan en una forma muy fina este proceso de formación de neuronas nuevas mejor conocido como neurogénesis. Asimismo, es importante dilucidar los mecanismos de acción de los fármacos utilizados en psiquiatría que pueden modular la neurogénesis.

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