Progresos metodológicos en psicofarmacología experimental: modelización de las enfermedades mentales.

PROGRESOS METODOLOGICOS EN
PSICOFARMACOLOGIA EXPERIMENTAL:
MODELIZACION DE LAS ENFERMEDADES MENTALES
Autores:
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Luis Fernando Alguacil

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Lydia Morales

z

Carmen Pérez-García

z

Isabel Sancho.
Departamento de Ciencias Biomédicas, Facultad de Ciencias Experimentales y
Técnicas, Universidad San Pablo ­ CEU, Madrid.
FUENTE: PSIQUIATRIA.COM 2000; 4(3)

La aplicación de modelos de laboratorio al estudio de las enfermedades mentales ha contribuido de
forma importante al avance más reciente de la Psicofarmacología, especialmente cuando estos
métodos se han combinado con otras técnicas experimentales surgidas del espectacular desarrollo
de las neurociencias desde principios de siglo (Alguacil y col., 1998). Ante los inconvenientes
éticos que suponen una barrera insalvable para muchos procedimientos experimentales en el
hombre, los protocolos de laboratorio han intentado suplir en la medida de lo posible estas
limitaciones con el fin de permitir el estudio de las alteraciones subyacentes a dichas
enfermedades, así como para diseñar y evaluar nuevas estrategias terapéuticas. En los últimos
tiempos, no obstante, asistimos a una limitación de la experimentación animal basada en criterios
éticos y socioeconómicos; las distintas regulaciones establecidas en este sentido por organizaciones
oficiales nacionales e internacionales se han apoyado frecuentemente en la existencia de colectivos
sociales y profesionales profundamente convencidos de la necesidad de refinar, reducir y
reemplazar el uso de animales ("regla de las tres erres"), cuando no de abolir la experimentación
animal en su totalidad. En nuestro país, por ejemplo, la creación en diciembre de 1999 de la Red
Española de Métodos Alternativos (REMA) ha constituido uno de los avances más significativos,
por cuanto se fundamenta en bases rigurosas y reúne a un buen número de investigadores de
diversos ámbitos profesionales, una convergencia que garantiza la aplicación real de los principios
reduccionistas en mayor o menor grado.

Obviamente, esta filosofía afecta a todos las tendencias de la investigación biomédica, si bien de
forma muy diferente. En Psicofarmacología, por ejemplo, los conocimientos de las bases
fisiopatológicas de las distintas enfermedades mentales son tan exiguos aún en la actualidad que,
en muchos casos, es imposible obviar la utilización de modelos animales en favor de métodos más
simples de estudio. Se trata de una situación hoy por hoy insalvable y, en el caso de que se

mantenga como hasta ahora la necesidad de una investigación básica en Psicofarmacología, las
posibilidades de maniobra son reducidas. Tan sólo cabe esperar a corto y medio plazo la
erradicación de algunos protocolos especialmente cruentos para los que afortunadamente ya
existen alternativas adecuadas.

Aunque el relativo desconocimiento teórico de las enfermedades mentales justifica la aplicación de
modelos animales, también es cierto que esa misma ignorancia contribuye a cuestionar la validez
de los procedimientos de estudio ya establecidos. Hoy se asumen los criterios expresados por
Willner (1986) para otorgar una validez genérica a los modelos animales, que se basan en la
validez de aspecto, de construcción y de predicción; obviamente, se asume que incluso en el mejor
de los casos ningún modelo animal puede sustituir enteramente la situación humana ya que la
barrera de especie es infranqueable. La validez de aspecto consiste en que el modelo debe
"recordar" a la situación clínica en términos de etiología, bioquímica, sintomatología y tratamiento;
por validez de construcción se entiende que el modelo responde a bases teóricas bien establecidas,
y finalmente el valor predictivo se establece cuando los fármacos útiles en terapéutica son activos
en el modelo mientras que los inactivos no lo son, esto es, hay pocos falsos negativos y pocos
falsos positivos. Debido a la complejidad inherente a las enfermedades mentales, en donde al
menos las influencias ambientales son muy superiores a las implicadas en otras patologías,
satisfacer los criterios anteriores es especialmente difícil y todos los modelos deben contemplarse,
por defecto, con mucha cautela.

A la hora de construir un modelo, uno de los aspectos más críticos desde un punto de vista teórico
estriba en la manipulación de las condiciones ambientales u orgánicas que conducen al
establecimiento de la patología. Cuando se trata de imitar aquellos condicionantes, se presupone
implícitamente su valor causal y esta asunción limita la validez del modelo desde el principio; por
otra parte, sabemos que con toda probabilidad la génesis de las enfermedades mentales es
multifactorial, lo que imposibilita una reproducción fidedigna de la situación real. Pongamos por
caso los múltiples modelos de depresión basados en la aplicación de estímulos estresantes a
animales de experimentación; estos modelos consiguen reproducir en el laboratorio
comportamientos que "recuerdan" algunas facetas de un síndrome depresivo en humanos tras
someter a los animales a pruebas de natación forzada, situaciones de shock eléctrico inescapable o,
en su versión posiblemente más completa, una situación crónica de estrés moderado basada en la
aplicación de estímulos diversos (chronic mild stress; ver revisión de modelos de depresión en
Alguacil y col., 1996). Como quiera que los datos epidemiológicos disponibles no sustentan la idea
de que el estrés sea un agente causal único de la depresión, todos estos modelos son criticables
desde el principio, y en consecuencia las respuestas inducidas revelan probablemente un estado
muy distinto al de la depresión; así, se ha señalado que la inmovilidad de los animales provocada
por la natación forzada no indica más que una adaptación de los mismos a la situación
experimental, algo muy distinto al supuesto estado de "desesperanza" que se suponía reflejaba una
disminución de la capacidad de los animales para hacer frente al estímulo. Un caso particular de
estrés es el inducido por aislamiento social o maternal, también muy utilizado como modelo de
depresión y discutible por las mismas cuestiones, entre otras. La modelización de la depresión no
es, sin embargo, la más problemática desde el punto de vista teórico. En el estudio de la
esquizofrenia se puede decir que prácticamente todos los modelos existentes carecen de validez de
construcción, ya que los estímulos aplicados para desencadenar las respuestas en estudio son
altamente cuestionables (ver revisión de modelos de esquizofrenia en Lipska y Weinberger, 1997).
En el caso de las drogodependencias, sin embargo, ya en los años 50 se observó que la mera
disponibilidad de una droga de abuso puede dar lugar a una autoadministración de la misma por
diversos animales de experimentación, lo que constituye una semejanza notable con la situación
real en humanos y ha permitido un avance muy significativo de los modelos en este campo (ver

revisión de modelos de drogadicción en Ambrosio y col., 1995).

Un tipo de estímulo comúnmente utilizado para modelar todo tipo de enfermedades mentales se
basa en la administración de determinados fármacos capaces de reproducir parte de la
sintomatología buscada. Este enfoque puede ser empírico o puede basarse en las pruebas
acumuladas acerca de la implicación de vías nerviosas concretas en la patología en estudio; tal es
el caso de los modelos de depresión basados en la administración de fármacos depletores de
catecolaminas, los modelos de esquizofrenia basados en la administración de agonistas
dopaminérgicos, etc. Diversos modelos ya clásicos en Psicofarmacología responden a esta idea y
fueron profusamente utilizados a partir de los años 50 para el screening de nuevos psicofármacos.
En general, esta estrategia tiene poco valor de construcción excepto en casos muy concretos como
las psicosis inducidas por fármacos; además, las alteraciones neuroquímicas subyacentes a las
enfermedades mentales suelen ser también más complejas que las producidas por fármacos
concretos, lo que a priori puede limitar el valor predictivo de las pruebas a aquellos fármacos que
actúen sobre la alteración neuroquímica que se desencadena. Típicamente, muchos de los tests
desarrollados para el estudio de nuevos antidepresivos se basaban en los efectos neuroquímicos de
la imipramina y respondían por tanto a la teoría aminérgica de la depresión, por lo que los diseños
eran a priori incapaces de detectar la actividad de cualquier posible antidepresivo que utilizase un
mecanismo de acción no relacionado. Lo mismo se puede afirmar en el caso de los antipsicóticos y
los tests que surgieron como consecuencia de la hipótesis dopaminérgica de la esquizofrenia. Aún
así, la mayor parte de los estudios realizados en la historia de la Psicofarmacología experimental
responden a esta estrategia y no se puede ignorar su utilidad práctica para la caracterización de
nuevos psicofármacos incluso en la actualidad; de hecho, aunque las teorías mencionadas hoy nos
parecen muy simples para explicar las patologías, algunas de las nuevas hipótesis derivan
directamente de ellas y suponen un perfeccionamiento de las mismas como consecuencia del
mayor conocimiento acumulado acerca de los mismos mecanismos (muchas veces en lo que
respecta a los receptores implicados). Véanse por ejemplo las teorías que relacionan la
fisiopatología de la esquizofrenia con una alteración conjunta de receptores D2 (upregulation) y D1
(downregulation) en la corteza cerebral (Lidow y col., 1998). En cualquier caso, este tipo de
pruebas debe complementarse claramente con otros modelos.

En otras ocasiones se ha recurrido a la inducción de daños más o menos específicos sobre vías
nerviosas cuya disfunción está aparentemente implicada en la enfermedad bajo estudio. De esta
forma, por ejemplo, se ha estudiado el efecto de lesiones infringidas sobre estructuras límbicas
como los bulbos olfatorios como modelo de depresión (Cairncross y col., 1977) o la destrucción de
neuronas del hipocampo como modelo de esquizofrenia (Stevens y col., 1998). También se han
tratado de reproducir con este tipo de procedimientos determinadas anormalidades en el desarrollo
relacionadas con la esquizofrenia, mediante daños selectivos en la corteza cerebral inducidos por la
exposición perinatal a excitotoxinas (Lipska y col., 1993). En estos casos, parece obvio que el
alejamiento entre el procedimiento experimental y la situación real es aún más notable, por más
que algunos autores hayan defendido este tipo de modelos como los más ventajosos para la
reproducción de determinadas patologías en el laboratorio (Richardson, 1991).

Al margen de las consideraciones teóricas acerca de los estímulos desencadenantes de la patología,
cualquier modelo exige que la aplicación de los mismos genere una respuesta diferencial en los
animales afectados que los haga distinguibles de los animales control. Es deseable que esta
respuesta se asemeje también a los síntomas o las alteraciones fisiopatológicas de la enfermedad

que se pretende estudiar, lo que ha generado una profusa discusión en todos los campos de la
Psicofarmacología experimental. En el caso de la depresión, ya se ha comentado que existen
objeciones acerca del significado real de situaciones del tipo de la "desesperanza conductual"; en
los modelos de indefensión aprendida, sin embargo, los animales exhiben un conjunto de signos
muy similares a la sintomatología de la depresión: hipoactividad, disminución de la ingesta,
déficits de aprendizaje, etc. Estas semejanzas, junto con la relativa sencillez del procedimiento
frente a otros más complejos, hacen que la indefensión aprendida sea uno de los protocolos más
utilizados en la actualidad, lo que sin embargo no es indicativo de que un estado semejante de
indefensión se de en el hombre ni de que pudiera constituir un factor de riesgo para el desarrollo de
un cuadro depresivo (Willner, 1986). Aunque en principio no pueda parecerlo, en ocasiones ha
resultado más útil profundizar en el estudio de una manifestación concreta de la enfermedad que
tratar de reproducir la mayor parte de la sintomatología; en el caso de la esquizofrenia, merece la
pena destacar los intentos de reproducir el déficit sensorial que exhiben los pacientes y que se pone
de manifiesto al estudiar su respuesta refleja ante estímulos sensoriales intensos que provocan
sobresaltos. Cuando estos estímulos son precedidos de otros débiles, la respuesta de sobresalto
disminuye, lo que se conoce como inhibición prepulso (IPP); la inhibición prepulso es deficitaria
en diversas patologías centrales, entre ellas la esquizofrenia (Braff y col., 1978), lo que podría
reflejar la existencia de una pérdida de control sobre el influjo sensorial que podría desembocar en
una fragmentación cognitiva (ver revisión de Swerdlow y Geyer, 1998). La reproducción en el
laboratorio de un déficit de la inhibición prepulso en animales no solamente supuso una nueva vía
para el estudio experimental de la neurobiología de la esquizofrenia, sino que también aportó una
herramienta muy valiosa para la detección de antipsicóticos atípicos cuya actividad normalmente
escapaba a las posibilidades de detección de otros procedimientos experimentales más
tradicionales. El valor predictivo real de esta prueba, sin embargo, ha sido discutido recientemente
debido a la existencia de algunos falsos positivos y negativos (Depoortere y col., 1997), aunque
probablemente sea el estímulo escogido para provocar el déficit sensorial la variable clave en este
sentido (Varty y Higgins, 1995). En el campo de las drogodependencias, el estudio del
condicionamiento preferencial al sitio constituye otro ejemplo de la enorme utilidad que puede
proporcionar el conocimiento pormenorizado de un aspecto determinado de la patología. En este
procedimiento se evalúa el poder adictivo de una sustancia mediante su capacidad de convertir
estímulos ambientales inicialmente neutros en reforzadores de tipo secundario, de forma que los
animales prefieren los ambientes asociados al consumo de una droga de abuso después de un
condicionamiento adecuado. La inmensa mayor parte de las drogas de abuso conocidas son
capaces de producir esta preferencia de lugar, y los sustratos neurobiológicos subyacentes al efecto
son muy parecidos (aunque no iguales) a los implicados en las conductas de autoadministración de
drogas, con la ventaja de la simplicidad aparentemente mucho mayor del modelo (Swerdlow y col.,
1989). Si bien esta metodología ha sido ampliamente utilizada, tampoco está desprovista de serias
críticas teóricas y metodológicas que hacen cuestionables muchos de los resultados obtenidos
(Ambrosio y col., 1995).

Es obvio que las respuestas comportamentales son las más difíciles de estudiar por cuanto exhiben
una gran variabilidad individual y son muy sensibles a variables ambientales difíciles de controlar.
Estas dificultades, junto con los problemas éticos que plantea la experimentación en animal entero,
impulsan una simplificación de los procedimientos que facilite la investigación básica sin que
necesariamente esto se acompañe de un menor rigor científico; en este sentido, actualmente
contamos con métodos neuroquímicos especialmente útiles para el estudio de la acción de los
psicofármacos. Los antipsicóticos atípicos, por ejemplo, pueden diferenciarse de los típicos
mediante un estudio comparativo de sus acciones neurofisiológicas sobre estructuras límbicas
como el área tegmental ventral frente a sus efectos sobre la vía nigroestriada; se ha señalado
también que la inducción diferencial de c-fos en áreas límbicas vs. nigroestriadas puede
suministrar datos de interés en este mismo sentido, por lo que ambos procedimientos se han
aplicado recientemente para el estudio preclínico de nuevos posibles antipsicóticos como son

algunos antagonistas D3 actualmente en fase clínica (Gross y col., 1998). Sin embargo, en otros
casos los parámetros neuroquímicos escogidos pueden ser engañosos, ya que no siempre están
directamente relacionados con la patología estudiada y de esta forma en ocasiones no son más que
el resultado de una adaptación secundaria. En nuestro laboratorio, por ejemplo, encontramos que el
incremento de receptores beta-adrenérgicos corticales que se había encontrado en los animales
dependientes de opiáceos no estaba relacionado con dicha dependencia, ya que determinados
fármacos que interferían con el desarrollo de este último fenómeno no revertían dicha upregulation
de forma concomitante (Ambrosio y col., 1997). También en el caso de la esquizofrenia
encontramos ejemplos relacionados: el hecho de que se hubieran encontrado elevaciones muy
significativas del número de receptores D4 en núcleo caudado de pacientes de esquizofrenia
postmortem hizo pensar, junto con otras evidencias que los antagonistas de este receptor podrían
tener actividad antipsicótica (Steiner et al., 1998); desgraciadamente, los ensayos clínicos
realizados con bloqueantes selectivos del receptor D4 han llevado a sugerir que dicho receptor
seguramente no juega un papel primordial en esta enfermedad, lo que concuerda por otra parte con
la falta de eficacia de sus ligandos en el modelo de inhibición prepulso (Patel, 1998).

Aunque al comenzar esta ponencia se señalaba la necesidad de satisfacer los criterios de aspecto,
construcción y predicción para cada modelo animal, si ceñimos nuestro interés al campo
estrictamente psicofarmacológico deberíamos centrarnos casi exclusivamente en el valor predictivo
de las pruebas. Dicho de otro modo, poco importa que el tiempo de inmovilidad en el test de la
natación forzada o el déficit conductual de un animal indefenso reflejen una cosa u otra siempre
que estén disminuidos tras la administración de antidepresivos de diversas familias químicas, y que
otro tipo de fármacos sin actividad antidepresiva sea incapaz de modificar esta respuesta; es más,
poco importa que la hipertermia inducida por noradrenalina o la conducta de espera posiblemente
no tengan nada que ver con la depresión, si el caso es que se modifican consistemente con
antidepresivos. En estos casos, por tanto, sólo el número de falsos positivos y negativos hace
valioso un modelo, lo que ha mantenido en la práctica diaria procedimientos tradicionales
desarrollados entre las décadas de los 50 y los 70 en detrimento de técnicas posiblemente más
rigurosas pero menos manejables.

A pesar de las críticas que pudiéramos dirigir a todos y cada uno de los procedimientos
experimentales que se aplican al estudio de las enfermedades mentales, no cabe duda de que todos
ellos pueden proporcionar en alguna medida resultados útiles para la comprensión de la
neurobiología de dichas enfermedades o para la estimación de la eficacia terapéutica de nuevos
psicofármacos. La tendencia en este sentido debería ser, según nuestro punto de vista, la de reunir
evidencias proporcionadas por técnicas diversas que, en conjunto, aumenten la validez de las
conclusiones. Esta heterogeneidad debería afectar tanto a la naturaleza de los estímulos
desencadenantes de la respuesta como a la naturaleza de las propias respuestas. Desde un punto de
vista psicofarmacológico, por ejemplo, un fármaco que revirtiera un déficit en la inhibición
prepulso inducida tanto por un agonista dopaminérgico como por aislamiento social podría ser
posiblemente un antipsicótico atípico, por cuanto su acción revierte una alteración relacionada con
la esquizofrenia inducida por diversos estímulos; la probabilidad de que este mismo fármaco sea
efectivo aumentará si además disminuye la actividad de neuronas mesolímbicas sin modificar la
actividad dopaminérgica nigroestriada, lo que amplia el espectro de actividad a diversas respuestas
asociadas al efecto antipsicótico. Desde un punto de vista neurobiológico, debe aplicarse también
esta filosofía al estudio de las alteraciones patológicas implicadas en una enfermedad: si la
liberación de dopamina en Nucleo Accumbens se correlaciona con la autoadministración de una
droga y con su capacidad de generar un condicionamiento espacial, probablemente este efecto
neuroquímico esté íntimamente relacionado con el comportamiento adictivo.

En un futuro inmediato cabe asistir a un refinamiento de estos procedimientos y a una utilización
combinada de los mismos con técnicas genéticas y de biología molecular. Este tipo de estudios está
permitiendo ya en la actualidad profundizar en el conocimiento de aquellos factores de tipo
hereditario que confieren a determinados individuos una mayor predisposición a padecer
determinadas enfermedades. En condiciones experimentales, estos estudios se abordan
principalmente mediante dos enfoques complementarios: el análisis de las diferencias exhibidas
por distintos individuos o razas de forma espontánea, y el análisis de las diferencias inducidas por
modificaciones genéticas específicas. En el caso de las drogodependencias, por ejemplo, se
conocen razas de ratas y ratones que exhiben distinta predisposición al consumo de alcohol o de
opiáceos en protocolos experimentales como la autoadministración, cuyas diferencias genéticas
están siendo ampliamente estudiadas (Martin y col, 1999); por otra parte, se dispone de ratones
transgénicos incapaces de expresar determinadas proteínas, por ejemplo receptores opiáceos
(Kieffer, 1999), cuya implicación en la drogodependencia puede por tanto determinarse estudiando
el comportamiento diferencial de estos animales knockouts en las pruebas habituales. Cabe esperar
que estas metodologías aporten datos trascendentales que permitan contemplar a medio plazo
formas novedosas de tratamiento, incluida la terapia génica; será entonces cuando haya que
afrontar limitaciones bioéticas cualitativamente diferentes.

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Como citar esta conferencia:
Alguacil, LF. Morales, L. Pérez-García, C. Sancho, I. PROGRESOS METODOLOGICOS EN
PSICOFARMACOLOGIA EXPERIMENTAL: MODELIZACION DE LAS ENFERMEDADES MENTALES.
Congreso Virtual de Psiquiatría 1 de Febrero - 15 de Marzo 2000 [citado: *]; Conferencia 34-CI-H: [15 pantallas].

Disponible en: http://www.psiquiatria.com/congreso/mesas/mesa34/conferencias/34_ci_h.htm
* La fecha de la cita [citado...] será la del día que se haya visualizado este artículo.