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¿Cómo funciona el “GPS del cerebro”?

Lunes 6 Octubre, 2014 en  Actualidad

El máximo galardón en ciencias médicas fue otorgado este año a tres investigadores que descifraron un enigma que ocupó por siglos a filósofos y científicos: cómo nos orientamos en el espacio.

Cerebro

(Clarín) ¿Cómo sabemos dónde estamos? ¿Cómo podemos encontrar el camino de un lugar a otro? ¿Y cómo podemos almacenar dicha información de tal manera que podamos contar con ella de inmediato la próxima vez que la necesitemos? Los ganadores del Nobel de Medicina de este año han descubierto un sistema de posicionamiento, un “GPS interno” en el cerebro que hace que sea posible orientarnos en el espacio, lo que demuestra una base celular para la función cognitiva superior.

Según se explica en el sitio oficial de los premios Nobel, los frutos que se ven ahora, son el resultado de un trabajo que se inició hace más de 40 años. En 1971, John O’Keefe descubrió el primer componente de este sistema de posicionamiento. O’Keefe encontró que un tipo de células nerviosas en un área del cerebro llamada hipocampo siempre se activaba cuando una rata se encontraba en un lugar determinado de una habitación. Otras células nerviosas se activaban cuando la rata estaba en otros lugares. O’Keefe concluyó que estas “células de lugar” formaban un mapa de la habitación.

Más de tres décadas después, en 2005, May-Britt y Edvard Moser descubrieron otro componente clave del sistema de posicionamiento del cerebro. Identificaron otro tipo de células nerviosas, que llamaron “células grid” (cuadrícula), que generan un sistema de coordenadas y permiten un posicionamiento preciso y la búsqueda de caminos. Su investigación posterior mostró cómo las células de lugar y las grid permiten determinar la posición y la navegación.

Los descubrimientos de John O’Keefe, May-Britt Moser y Edvard Moser han resuelto un problema que ha ocupado a filósofos y científicos durante siglos: ¿cómo el cerebro crea un mapa del espacio que nos rodea y cómo podemos navegar en nuestro camino a través de un complejo medio ambiente?

Siempre según la página oficial de los premios Nobel, preguntas sobre el sentido del lugar y nuestras posibilidades de movernos de un punto a otro tienen a filósofos y científicos ocupados desde largo tiempo. Hace más de 200 años, el filósofo alemán Immanuel Kant señaló que existen algunas habilidades mentales como un conocimiento a priori, independiente de la experiencia. Kant consideraba el concepto de espacio como un principio inherente de la mente, a través del cual se percibe el mundo. Con el advenimiento de la psicología del comportamiento en la mitad del siglo 20, estas cuestiones pudieron ser abordadas de forma experimental. Cuando Edward Tolman examinó ratas moviéndose a través de laberintos, encontró que ellas podían aprender a navegar, y propuso que un “mapa cognitivo” formado en el cerebro les permitía encontrar su camino. Pero las preguntas seguían en pie: ¿cómo podía ese mapa representarse en el cerebro?

John O’Keefe estaba fascinado por el problema de cómo el cerebro controla el comportamiento y decidió, a finales de 1960, atacar este problema con métodos neurofisiológicos. Al grabar señales de las células nerviosas individuales en una parte del cerebro llamada hipocampo en ratas que se movían libremente en una habitación, O’Keefe descubrió que ciertas células nerviosas se activaban cuando el animal ocupaba un lugar determinado de la habitación. Y pudo demostrar que estas “células de lugar” no simplemente registraban información visual, sino que iban construyendo un mapa interno del medio ambiente. O’Keefe concluyó que el hipocampo genera numerosos mapas, representados por la actividad colectiva de las “células de lugar” que se activan en diferentes ambientes. Por lo tanto, la memoria de un entorno puede ser almacenada como una combinación específica de actividades de células de lugar en el hipocampo.

May-Britt y Edvard Moser, por su parte, fueron trazando las conexiones en el hipocampo de ratas que se movían en una habitación cuando descubrieron un patrón sorprendente de actividad en una parte cercana del cerebro llamada la corteza entorrinal. Allí se activaban ciertas células cuando la rata pasaba por varias ubicaciones dispuestas en una cuadrícula hexagonal. Cada una de estas células se activaba en un único patrón espacial y colectivamente estas “células grid” constituían un sistema de coordenadas que permitía la navegación espacial. Junto con otras células de la corteza entorrinal que reconocen la dirección de la cabeza y los límites de la habitación, forman circuitos con las “células de lugar” en el hipocampo. Este circuito constituye un abarcativo sistema de posicionamiento, un GPS interno, en el cerebro.

Recientes investigaciones con técnicas de registro de imágenes cerebrales así como estudios a pacientes sometidos a neurocirugía han proporcionado pruebas de que las “células de lugar” y las “células grid” existen también en los seres humanos. En los pacientes con Alzheimer, el hipocampo y la corteza entorrinal se ven afectados con frecuencia en una etapa temprana, y estos individuos a menudo no pueden reconocer su entorno ni encontrar el camino hacia donde quieren ir. El conocimiento sobre el sistema de posicionamiento cerebral puede, por lo tanto, ayudar a comprender el mecanismo que sustenta la pérdida de la memoria espacial devastadora que afecta a las personas con esta enfermedad.

Señala el sitio oficial de los Nobel que el descubrimiento del sistema de posicionamiento del cerebro representa un cambio de paradigma en la comprensión de cómo los conjuntos de células especializadas trabajan juntos para ejecutar las funciones cognitivas superiores. Se han abierto así nuevas vías para la comprensión de otros procesos cognitivos, como la memoria, el pensamiento y la planificación.


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