Curso Modular de Introducción a las Neurociencias

Curso Modular de Introducción a las Neurociencias

Curso Modular de Introducción a las Neurociencias
Música
Dolor
Emoción
Conduct
a
NeuroimagingMemor
ia
Dante R. Chialvo
Email: [email protected]
CONICET- UNR
www.chialvo.net
Emc3
Estudios Multidisciplinarios en
Ciencias del Cerebro y sistemas
Complejos!
cell: 15 658-5144
Plan del día
Primero desearia saber desde donde vienen, luego
hablemos de la organización general del curso, horarios y
demas.
Luego, en dos partes:
• 1era parte: Introduciremos el temario general del curso,
el enfoque multidisciplinario de neurociencia integrativa y
complejidad, y la excusa para cada uno de los modulos
- Mate break
• 2da parte: Introduciremos el tema de bases neurales de
consonancia en música tonal y cuales de todos los
aspectos discutiremos en este modulo.
Anuncios, minucias, etc.
Presencia, Evaluaciones, etc:
1.  Al final de cada día completarán dos
evaluaciones en una hoja que entregan
incluyendo clarito el nombre y correo
electronico.
-Ev. de la clase: una pregunta, si/no.
-Ev. del estudiante (voluntaria): una o dos
preguntas especificas x dia. (con 4 de 6,
aprueba el modulo, no asiste?, pedir por
email la pregunta).
2. Certificados de asistencia (uno por
modulo, enviado por correo electrónico)
3. Preguntas, sugerencias, etc:
[email protected]
4. Neuroparty (Delivery el dia 30?)
Horarios tentativos:
Lunes 19, 10-12 hs
Miercoles 21, 12-14 hs
Viernes 23, 10-12 hs
Lunes 26, 10-12 hs
Miercoles 28, 12-14 hs
Viernes 30, 10-12 hs
(Dos clases de 45 con una
interrupción de 15
minutos)
Certificado de asistencia
Este Diploma certifica que
ha asistido al Modulo I del Curso de Introduccion a las Neurociencias
sobre Musica y Neurociencia impartido por el Dr. Dante R. Chialvo
Investigador del CONICET y disertantes invitados, dictado en la
Facultad de Ciencias Medicas, UNR, del 19 al 31 de Julio, 2010.
Fdo.: Dante R. Chialvo
Rosario, 31 de Julio de 2010
Emc3
Estudios Multidisciplinarios en
Ciencias del Cerebro y sistemas
Complejos!
Nada que valga se hace en soledad.
Cómplices: miembros del labo, colegas y
estudiantes
Simona
FD Leonardo Hess Lavarello
Jessica
Dimattia
Maria del Valle
Botto
Melissa Crespo
Federico
Benvenutti
Fabiana Duran
Dra. Roxana
Kessuanie
Federico Ziglioli
Cintia Herrera
Dr. Jorge
Beninca
FD Emiliano
Scaglia
1era Parte
Complejidad, fenómenos emergentes y neurociencias
Literatura:
• Copias de papers publicados están en: www.chialvo.net
• Notas de cursos anteriores están en: www.chialvo.net/Curso
• Powerpoints de estas clases estarán en el sitio del curso:
www.chialvo.net/Curso/UNR2010
• Papers de otros, relacionados con el tema del día estarán
también en el sitio del curso.
• Otros aspectos puntuales, por favor escribirme.
La historia de Sherlock Holmes y Watson(*)
Watson y el famoso detective Sherlock Holmes están
acampando y después de un largo día, Holmes, tirado boca
arriba mirando el cielo, le pregunta a su inseparable
compañero Watson:
SH: “Watson: mira cuantas y que hermosas estrellas
podemos ver hoy! Que conclusión podes extraer de ver toda
esta maravillosa inmensidad?”
(*) Podria adaptarse como Mendieta e Inodoro Pereyra
Watson: “Bueno… obviamente me tiene que hacer pensar que
dadas los billones de estrellas y los trillones de posibles
planetas que circunvalan y los millones de años desde su
creación , y la pequeñísima probabilidad de que una forma de
biología basada en el carbón haya surgido en el momento
oportuno en el lugar adecuado es fascinante que podamos ver
lo que hoy podemos llamar vida…”
… a lo que Holmes lo interrumpe diciendo:
”No idiota! Lo que debieras concluir es que
alguien nos robó la carpa!”
Moraleja: Lo mas obvio es a veces lo mas dificil de
percibir
Es obvio que:
En este sentido la Neurociencia debe:
entender lo macroscópico en
términos del colectivo subyacente
Nótese que no decimos
“microscópico”, sino colectivo
Es decir, es estéril pensar que
existe la “molécula de la
depresión” o la “neurona de”… o
el “centro de”…!
Robert Fludd, Utriusque cosmi maioris scilicet et minoris […]
historia, tomus II (1619), tractatus I, sectio I, liber X, De
triplici animae in corpore visione.
Es obvio que:
Enfoque predominante: reducir el todo a sus partes
Ejemplo 1: Cognition --- Interacciones entre millones de neuronas
Ejemplo 2: La pasion canalla --- Los ¨barras bravas¨
Otra posibilidad: Estudiar complejidad como emergente
¨…el todo puede ser mas que la suma de sus partes¨
¨…mas es diferente¨
VEAMOS SI LO “ESPECIAL” se puede estudiar
Ejemplo de un fenómeno emergente
Ejemplo 1: El Milleniun Bridge de Londres (en el dia de la inauguración!)
El Milleniun Bridge (la noche despues de la inauguración...)
166 personas=Valor critico
Cantidad de gente
Aceleration lateral del puente
Muy buen puente, pero solo para menos de 166 personas...
Que pasó?
Cada individuo cruza el puente siguiendo su propia ley:
“Si se desplaza mas que un cierto punto -> me desplazo un poco
hacia un lado (para mantener el equilibrio)
Y si no , -> camino erquido”
Eso es todo...
Esta regla es no-lineal pues el individuo cambia su decisión según
la inclinación que percibe.
Sería lineal si siempre decidiese hacer lo mismo para cualquier
inclinación.
Lo único especial que se requiere para que emerja la complejidad
es de que algo en la dinámica de los elementos que interactuan
sea no lineal
The bottom line?; Cual es la neda?; y entonces?
relevancia de la NO-LINEALIDAD
Mas complejidad emergente
Tema recurrente:
Aqui otro ejemplo aun mas simple:
Imaginemos que los elementos son
individuos y que estan en una cola del banco
(cuando habia, ahora te sientan a mirar un
numero!)
Dinamica de la cola: Ejemplo simple
Dinamica de la cola: Ejemplo simple
Moralejas contraituitivas
• En los fenomenos complejos las cosas estan correlacionadas en
espacio y en tiempo de un modo especial, la dinamica que se
observa en un sitio puede tener poco que ver con lo que ese sitio
en si es capaz de hacer…
Si lo crucial es la interacción y la no linealidad podríamos
limitarnos a mirar los sistemas complejos monitoreando
directamente las interacciones?
Este campo de estudio reciente es el denominado como
“redes complejas”
Las redes son el “esqueleto” del sistema complejo.
VEAMOS ALGUNOS EJEMPLOS
Red de interacciones romanticas en Jefferson
High School (832 entrevistados)
(rosa=mujer)
(azul=varón)
288
N=573
La mayoría tiene poc@s novi@s pero poc@s tienen much@s
American Journal of Sociology, Vol. 100, No. 1. "Chains of affection: The structure of adolescent romantic and sexual networks,"
Bearman PS, Moody J, Stovel K. http://researchnews.osu.edu/archive/chains.htm
Sex-web: Redes de relaciones sexuales
Nodos: personas (mujeres; varones)
Enlaces: relaciones sexuales
4781 Suecos; edad 18-74;
59% respondieron.
(Liljeros et al. Nature 2001)
Much@s tienen poc@s parteners pero poc@s tienen much@s
Food Web (redes tróficas)
Nodos: especies
Enlaces: quien se come a quien
R.J. Williams, N.D. Martinez Nature (2000)
R. Sole (cond-mat/0011195)
Unos pocos se alimentan de muchos
Redes de interacciones fisiológicas
Redes neurales a escalas crecientes
γ =2
La mayoría se “habla” con pocos pero pocos hablan con todos
Redes de interacciones “non-sancta” en EEUU
Con estos amigos quien necesita enemigos
Redes de interacciones entre disciplinas
Las ciencias sociales están mas cerca del algebra y
de la física nuclear que ...
 NO-linealidad
 Interacciones
 Fenómeno Emergente
 Colectivo subyacente
Dos últimos slides
A modo de resumen
Aclaremos, Complicado o Complejo?
Sistema
Complicado
(fabricado)
Sistema
Complejo
(emergente)
Muchas piezas lineales + supervisor central +
diagrama o plano = “todo”
Ejemplo: un televisor.
Muchas piezas no lineales + acoplamiento
(interacción) + energía = Propiedades
emergentes
Ejemplo: sociedad.
¨Complejidad
for free¨
o 
o 
o 
De
Tres puntos a recordar:
La Complejidad emerge
La Complejidad emerge
La Complejidad emerge
Uno mas
Sistemas lineales nada emerge
Simple, Complicado y Complejo en Dynamiclandia
“DynamicsLand”
Emergence
NonLinear
Low-Dimensional
Deterministic Chaos
Stochastic
Resonance
Complex
Systems
Self-Organized
Criticality (SOC)
f(x)
“many forms”
Non-linearity
x
“uni-forms”
f(x)
Linear Stochastic
Processes (Gaussian)
Proof
Few
Linear
Degrees of Freedom
“cantidad de elementos”
Complicated
Systems
Many
x
Blah-Blah-Logia
1) Hemos visto dos ejemplos en donde de las interacciones
surge algo inesperado (al menos para nuestra intuicion habitual)
-El puente oscila debido a una conducta humana individual no
lineal
-El efecto de un “colado” se propaga mas allá y por mas tiempo
de lo que lleva atenderlo a el sólo.
2) Mirando solos las interacciones (redes) se puede ver otro
angulo de la complejidad donde muchos tienen poco y pocos
tienen mucho. Esta “no-uniformidad” es siempre sinonimo de
complejidad.
3) Complicación se puede fabricar, la complejidad emerge.
Mate Break
15 minutos
2da Parte
Como aprender del cerebro estudiando música?
• Desde que ángulo productivo podemos mirar la relación
música-cerebro?
• Para que le puede sirve la música al hombre?
• Cuales aspectos de la música pueden ser emergentes y
cuales no?
Revisaremos brevemente estos dos papers (bajar del sitio del curso y estudiar
individualmente):
•  The Quest for Universals in Temporal Processing in Music. C. Drake , D. Bertrand.,
NYAS Proceedings, 2006.
•  Music and Testosterone. A New Hypothesis for the Origin and Function of Music. H
Fukui, NYAS Proceedings, 2006.
¿qué ángulo?
37
¿Que enfatiza la teoría evolutiva?
" 
" 
" 
" 
que dentro de cada especie existe variabilidad
que las especies permanentemente evolucionan
hacia formas mas aptas,
haciéndolo mediante la extinción de los individuos ineptos.
38
Drake y Bertrand, (2006)¿Que valor tiene la musica?
•  Una concepción muy popular cree que el sector de exportación mas
importante de los EEUU es “high technology.”
•  En realidad el mas importante es entertainment. De los varios componentes films, sports, television, toys, and games- la música es la que mas recauda,
compitiendo solo con la industria de la guerra.
•  Por supuesto la historia comenzo mucho antes que los americanos, a pesar de
lo que ellos piensen.
•  El instrumento mas viejo, una flauta, tiene alrededor de 80000 años y la
música cantada puede haber existido mucho antes de los instrumentos.
•  Darwin mismo sugirió que el canto de algunos pájaros podría ser instrumental
en una forma de selección, que el llamó sexual.
•  Los autores discuten teorias adaptativas y no adaptativas ( “busqueda de
placer”)
39
Drake y Bertrand, (2006) ¿Que valor tiene la musica?
Los autores destacan muchas otras razones para pensar si la música puede ser
adaptativa.
• Mate selection.
• Social cohesion.
• Group effort.
• Perceptual development.
• Motor skill development.
• Conflict reduction.
• Safe time passing.
• Transgenerational communication.
Mekranoti tribe
No encontré ninguna que conectara música con un nivel inferior (el “colectivo
subyacente”)
• pero el autor siguiente si!
40
FUKUI (2006)¿qué propiedad de la música podria tener valor evolutivo?
Columnas oscuras: Nivel de Testosterona despues de escuchar 30 minutos de musica
35 Varones
35 Mujeres
Columnas claras: Nivel de Testosterona 10 minutos ntes de escuchar 30 minutos de musica
• Sube la testosterona de las mujeres
• Baja la testosterona en los hombres
Extraido de H. FUKUI NYAS, 2006.
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¿Que propiedad de la musica pueda tener valor evolutivo?
Sabiendo que los niveles en sangre de testosterona cambian el
comportamiento y que el comportamiento cambia los niveles de
testosterona y que hay una diferencia con el genero.
El autor sugiere:
“I suggest that music .. control sexual and aggressive behavior.
• Because testosterone responses to libido differed according to sex,
• men with lower testosterone levels had low libido,
• whereas women with higher testosterone levels had higher libidinal capacity,
yet they had lower rates of intercourse.
Therefore,
•  decreased testosterone levels in males would avoid confrontation,
•  and increased testosterone levels in females suppress sexual behavior.”
¿Que propiedad de la musica pueda tener valor evolutivo?
•  Ahora sabemos que eso de que la “música calma a las bestias” podría
estar relacionado con la testosterona…
• y que según el genero de la bestia la cosa puede ser diferente
• La interpretación de estos efectos está, por supuesto, sesgada por la
definición de sexualidad, libido y “valor evolutivo” que uno adopte.
Blah-Blah-Logia
1)  Hemos
discutido dos posiciones con respecto al valor
adaptativo de la musica
2)  Uno de ellos encuentra un efecto muy significativo en los
nievles de testosterona, una hormana con marcados efectos
en el cerebro
3)  Existen otros potenciales efectos de la musica que
revisaremos en clases siguientes en relacion con la
coneccion musica y sonidos complejos.