DeMente 2

Dos cabezas piensan más que una

Colección Cerebros de Bolsillo

Colección Cerebros de Bolsillo

El Centro Interdisciplinario de Neurociencia de Valparaíso y la editorial Catalonia crean esta nueva colección -Cerebros de Bolsillo– para que, como su nombre lo indica, podamos llevar todo el tiempo una parcela del conocimiento como parte de nuestro ropaje. Creemos profundamente que la ciencia es parte de la cultura y es así como se hace un deber del científico llevarla al público en general de una manera amena y entendible sin disminuir su contenido. ¡Menuda labor nos hemos impuesto! Pero qué más alegría nos puede dar este trabajo al poder transmitirle a toda la gente el placer de conocer los lados más misteriosos y fascinantes del funcionamiento de los seres vivos.

COMITÉ EDITORIAL:

Ramón Latorre

Juan Carlos Sáez

Juan Carlos García

Arturo Infante

Verónica Vergara

Centro Interdisciplinario de Neurociencia de Valparaíso

CINV

DeMente 2
Dos cabezas piensan más que una

Autores:

Adolfo Agurto, Juan Ahumada, Hugo Almarza, Daniel Álvarez, Hernán Álvarez, Juan José Alvear, Carlos Ancatén, David Ballesteros, Mateo Barría, Bárbara Cádiz, Víctor Calbiague, Sandra Cárdenas, Antonia Cavieres, Javier Cavieres, Macarena Churruca, Constanza Contreras, Evelyn Cordero, Daniela De Giorgis, Scarlett Delgado, Alejandra Díaz, Tania Dib, Maximiliano Elgueta, Claudia García, Enrique García, Francisca García, Camila González, Jorge González, Cristóbal Ibaceta, Ariane Luttecke, Paula Mujica, Joel Novoa, Jesús Olivares, Nicolás Palanca, Ronakarina Pires, Christian Poblete, Sandra Reyes, Nicole Sanguinetti, Patricio Soto, Kiyoko Suzuki, Felipe Tapia, Maia Zabel.

Editores:

Oliver Schmachtenberg y Jesús Olivares

Centro Interdisciplinario de Neurociencia de Valparaíso CINV

DEMENTE 2. DOS CABEZAS PIENSAN MÁS QUE UNA

Santiago de Chile: Catalonia, 2020

ISBN: 978-956-324-821-0

ISBN Digital:

CIENCIAS

500

Ilustración y diseño de portada: Alberto Montt

Diagramación: Salgó Ltda.

Diseño y diagramación eBook: Sebastián Valdebenito M. Dirección editorial: Arturo Infante Reñasco

EDITORES (CINV)

Oliver Schmachtenberg, Jesús Olivares

EDICIÓN GENERAL

Carmen Rodríguez, Luz María Alvarado

COMITÉ EDITORIAL

Ramón Latorre, Juan Carlos García, Héctor Cossio

Todos los derechos reservados. Esta publicación no puede ser reproducida, en todo o en parte, ni registrada o transmitida por sistema alguno de recuperación de información, en ninguna forma o medio, sea mecánico, fotoquímico, electrónico, magnético, electroóptico, por fotocopia o cualquier otro, sin permiso previo, por escrito, de la editorial.

Esta publicación fue elaborada por el Centro Interdisciplinario de Neurociencia de Valparaíso, perteneciente a la Universidad de Valparaíso, Chile. Cofinanciado con recursos de la Iniciativa Científica Milenio de la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID) del Ministerio de Ciencia, Tecnología, Conocimiento e Innovación de Chile.

Primera edición: diciembre 2020

ISBN: 978-956-324-821-0

ISBN Digital:

RPI: código solicitud rzxb41 (13/11/2020)

© Centro Interdisciplinario de Neurociencia de Valparaíso CINV, 2020

© Catalonia Ltda., 2021

Santa Isabel 1235, Providencia

Santiago de Chile

www.catalonia.cl – @catalonialibros

Índice de contenido

Portada

Créditos

Índice

Agradecimientos

Prólogo | Lo nuevo se teje en lo viejo

CAPÍTULO I El cerebro, un hueso duro de roer

La ciencia ficción se hace ciencia real Sandra Cárdenas

Houston, tenemos un problema: los cambios cerebrales tras un viaje al espacio Christian Poblete

Neuronas que juegan al “monito mayor” Juan José Alvear

¿Qué tan inteligentes eran los dinosaurios? Daniel Álvarez

¿Es posible revivir un cerebro? Felipe Tapia

Errar es humano y corregirlo… también Hernán Álvarez

Nacimiento después del nacimiento Evelyn Cordero

Dime lo que comes y te diré qué tan inteligente eres Jorge González

Las neuronas de la sed Daniela De Giorgis

Neurodebate al rojo: ¿Nacen nuevas neuronas en el cerebro adulto? Scarlett Delgado y Tania Dib

Descubren la fábrica de sueños Felipe Tapia

La posibilidad de crear nuevas neuronas se hace realidad Enrique García

En busca del gen de la homosexualidad Patricio Soto

CAPÍTULO II La naturaleza es sabia

El juego favorito de las ratas Felipe Tapia

Los lémures descubren la fórmula de la popularidad Joel Novoa

El parásito que promueve el emprendimiento Nicolás Palanca

Cría cuervos y no te olvidarán Víctor Calbiague

Un gusano revela los misterios del sueño Felipe Tapia

La misteriosa sensibilidad de las plantas Felipe Tapia

Las neuronas de la picazón contagiosa Maximiliano Elgueta

Los superpoderes de un microorganismo David Ballesteros

Cómo viven los animales la breve noche de los eclipses Christian Poblete

Sí, se puede dormir sin un cerebro Alejandra Díaz

¿Qué tienen en común los ostiones y los telescopios? Alejandra Díaz

El encanto del efecto Doppler Jesús Olivares

CAPÍTULO III No solo de trabajo vive el hombre

¡Cuidado! el celular modifica tu cerebro Claudia García

Pulpos en estado de éxtasis Nicolás Palanca

Decomiso ancestral en la Cueva del Chileno Alejandra Díaz

Identifican el mapa cerebral del orgasmo femenino Ariane Luttecke

Factores socioculturales conspiran contra el orgasmo Scarlett Delgado

Internet está cambiando la forma en que pensamos Maia Zabel

¿Por qué a veces no podemos parar de comer? Francisca García

La ciencia devela los efectos espirituales de la ayahuasca Nicole Sanguinetti

Hongos mágicos para combatir la depresión Cristóbal Ibaceta

CAPÍTULO IV Mente sana en cuerpo sano

El coronavirus también ataca al cerebro Constanza Contreras

Los misterios que esconden las fobias Jesús Olivares

Ejercitar para recordar Paula Mujica

Las miniserpientes que prometen salvar vidas Mateo Barría

El lado oscuro de la luz azul Sandra Reyes

¿Se puede vivir con medio cerebro? Maia Zabel

Un algoritmo ayuda a diagnosticar la esquizofrenia Juan Ahumada

El padre también cuenta: 50 y 50 Bárbara Cádiz

¿Una infección intestinal puede provocar Parkinson? Javier Cavieres

Los ojos biónicos se hacen realidad Ronakarina Pires

La hormona que hace retroceder al deterioro cerebral Hugo Almarza

¿Cesárea o parto natural? Al cerebro no le da lo mismo Adolfo Agurto

Distintas versiones para un mismo olor Antonia Cavieres

Cerebros con Alzheimer pueden regenerar neuronas Scarlett Delgado

Demencia y COVID-19: una relación peligrosa Jesús Olivares

Dientes y papilas gustativas tendrían origen común Kiyoko Suzuki

CAPÍTULO V Ojos vemos, corazones no sabemos

La magia de la música triste Adolfo Agurto

Bullying, el acoso físico y sicológico como antesala de la depresión Tania Dib

Niño estresado, ¿adulto depresivo? Carlos Ancatén

La importancia de un plan B Adolfo Agurto

La soledad, una amenaza para el desarrollo cerebral Macarena Churruca

El reloj cerebral que controla la agresividad Felipe Tapia

Depresión en adolescentes: también una cuestión de género Camila González

Así funciona el GPS del cerebro Tania Dib

Bibliografía

Agradecimientos

Toda obra es el resultado de muchos actores, no solo de aquellos directamente involucrados en ella y, por lo tanto, se hace indispensable reconocer aquellos y aquellas que desde su anonimato la hacen posible. Este libro debe no poco a todas y todos lectores y lectoras que, a través de su apreciación del primer volumen, De Mente. El cerebro, un hueso duro de roer, nos dieron el empuje para producir el segundo volumen de esta saga, Todos aquellos y aquellas que participaron de manera directa o indirecta en su elaboración y difusión de ese primer tomo fueron fundamentales en su éxito.

No menor es el papel que ha jugado el Centro Interdisciplinario de Neurociencia de la Universidad de Valparaíso (CINV), cuyo compromiso con el desarrollo de ciencia y de la divulgación del conocimiento, ha hecho posible que este tipo de iniciativas innovadoras puedan llevarse a cabo. Sus alianzas con diferentes sectores de la sociedad han permitido llegar a un público cada vez más extenso, en Chile y el resto de América latina.

También agradecemos a la Universidad de Valparaíso, el alma mater que alberga al CINV, que ha permitido el desarrollo de la investigación y los postgrados científicos, sin los cuales este libro no podría haber sido creado.

A la editorial Catalonia, cuyo compromiso con la divulgación científica no solo ha traído como resultado esta segunda publicación, sino además ha hecho posible la creación de la colección CINV-Catalonia, con el objetivo de entregar el conocimiento científico a toda la sociedad, de manera cercana pero rigurosa. Cada año se publican cerca de tres millones de artículos científicos en el mundo, siendo solo un porcentaje mínimo de este enorme caudal de información, el que llega a la población no científica. Los estudiantes de Magíster y Doctorado en Ciencias, mención Neurociencia de nuestra universidad han entregado parte de su tiempo en este taller en la elaboración de los artículos que componen este libro, siempre con la idea clara de poner a disposición de toda la sociedad los últimos avances de la neurociencia en un lenguaje comprensible por todos y todas - a ellos agradecemos de manera especial su labor.

Agradecemos a El Mostrador, primer diario electrónico de Chile, que desde el año 2014 ha publicado los artículos del taller NeuroNews a través de su sección “Los secretos del cerebro”, generando cientos de miles de lecturas, demostrando con esto que la sociedad entera está deseosa de entender mejor como funciona nuestro sistema nervioso.

Por último, debemos destacar que, de no ser por el permanente compromiso y respaldo durante todos estos años de la Iniciativa Científica Milenio, programa de la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID), perteneciente del Ministerio de Ciencia, Tecnología, Conocimiento e Innovación de Chile, esta obra de divulgación de la neurociencia no podría estar viendo la luz en este momento.

Los editores

Prólogo Lo nuevo se teje en lo viejo

¿Interesado en las neurociencias o aficionado a ellas? Solo interesado, tengo que decirlo, lo cual significa que me falta mucho aún para llegar a ser un aficionado, o eso que también se llama un diletante. Un aficionado, un diletante, y eso en cualquier campo, saben ya algo de él, mientras que un simple interesado es aquel que se acerca a algo sin saber nada de él y solo porque se da cuenta de su valor e importancia, de su utilidad y de su provecho. Es desde esa condición de interesado que he seguido con gran interés el desarrollo que ha tenido en mi universidad –la Universidad de Valparaíso– el Centro Interdisciplinario de Neurociencia de Valparaíso, cuya definitiva instalación en el barrio de La Matriz de nuestro Puerto todos esperamos con expectación y algo de impaciencia. Una instalación demorada por causas de diferente índole y que no ha podido sobreponerse del todo a la burocracia y falta de coordinación de los organismos públicos comprometidos en una empresa semejante. En ese barrio hay ya varias otras iniciativas tanto consolidadas como en curso, que corresponden al mundo privado y a la sociedad civil, y que están aportando a la recuperación del sector. Allí están, desde hace mucho tiempo, el Mercado Puerto, el Edificio Liberty, el Edificio Astoreca, el Palacio Subercaseuax, el Consulado de Austria, junto a antiguos comercios que perviven estoicamente, resistiendo el relativo abandono de un sector al que siempre ha faltado un plan de acción integral que logre revertir su progresivo deterioro. La llegada allí del Centro Interdisciplinario de Neurociencia encontrará una buena compañía, luego de que se resuelva, ojala pronto, el hallazgo, en el inmueble de construcción del Centro, de osamentas y piezas arqueológicas de gran significado para la historia de Valparaíso.

Si se me excusa por continuar expresándome en primera persona, tuve el agrado, en 2018, de presentar el libro DeMente, editado por ese Centro, cuyo subtítulo es “El cerebro, un hueso duro de roer”, y que en palabras de Ramón Latorre, Premio Nacional de Ciencias y Director e inspirador del Centro, contiene “una selección de los mejores artículos que abarca todos los aspectos de la neurociencia, desde sus bases moleculares hasta sus implicancias para la sociedad”. Un libro sencillo, que no simple, didáctico, esclarecedor, y que ayuda a responder preguntas tales como por qué soñamos, por qué sentimos dolor, por qué nos gusta la música, cómo podemos entrenar y proteger el cerebro humano, o cómo sería posible llegar a curar una enfermedad como el Alzeimer o un trastorno como el autismo.

Pues bien, ahora tengo la tarea de redactar un prólogo para un nuevo libro, un segundo DeMente, subtitulado “Dos cabezas piensan más que una”, y lo hago siempre desde mi perpleja y a la vez fascinada condición de interesado en un saber y en unas tecnologías que podrían llegar a modificar la idea que tenemos de la especie humana y de su futuro desarrollo. Nuestra especie, resultado de un proceso de evolución exitoso, parece encontrarse a las puertas de ponerse ella misma, no ya el azar, al frente de su futura evolución, si bien todo esto ocurre en medio de una pandemia que azota al planeta de una manera inmisericorde y difícil de controlar. Sueños de grandeza, por una parte, y cable a tierra, por otra; grandes expectativas y, a la par, un serio golpe a nuestra autoestima como especie; por un lado, transhumanismo y, por el otro, extrema vulnerabilidad.

Sin ir más lejos, este nuevo libro abre con un relato acerca de la Optogenética, palabra con la que se designa un método de estimulación cerebral que modifica genéticamente algunas neuronas para hacerlas sensibles a la luz, con el fin de poder activarlas mediante destellos luminosos, y concluye con otro relativo al GPS de nuestro cerebro, lo cual puede dar una idea de la atractiva novedad de la obra que tenemos ahora a la vista. Entre ambos textos, una extensa lista de breves relatos, atingentes, entre varios asuntos, a qué tan inteligentes pudieron ser lo dinosaurios, a si es o no posible revivir el cerebro, a las neuronas de la sed y a la frecuencia de la picazón contagiosa, a las neuronas que nacen en el cerebro de un adulto, a la posibilidad de crear neuronas, a la sensibilidad de las plantas, a lo que tienen en común los ostiones y los telescopios, a las modificaciones cerebrales que pueden causar los celulares, a cómo ataca al cerebro el CoronaVirus, a la hormona que hace retroceder el deterioro mental, y al reloj cerebral que controla la agresividad.

No siendo posible detenerse en todos los relatos, lo hago en el que se llama La magia de la música triste. ¿Por qué será que nos gustan las canciones tristes? Pues bien: la respuesta está en nuestro cerebro. Un estudio realizado por científicos de la Universidad Libre de Berlín mostró que la música triste genera pulsiones de actividad y pensamientos introspectivos en el cerebro, los que pueden potenciar capacidades para la resolución de problemas para la creatividad e incluso para combatir la depresión. ¿Música triste para combatir la depresión? Así de complejas pueden ser las cosas que atañen a nuestro cuerpo y su funcionamiento. Simplemente, la música triste, haciéndonos conscientes de la tristeza ajena, aminora la propia o permite entenderla como una condición insalvable de toda nuestra especie. Entonces, un enamorado que acaba de ser apartado por su pareja, y que se encuentra muy triste, podría mejorar algo si se alejara cantando, como en el bolero, “Entonces yo daré la media vuelta, y me iré con el sol, cuando muera la tarde…”.

Los textos que componen este libro fueron escritos por estudiantes de pregrado, de Magister o Doctorado en Neurociencia de la Universidad de Valparaíso, y tienen la virtud de despertar nuestra curiosidad, o de satisfacerla, a fin de conocer no poco de asuntos en los que el conocimiento científico avanza aceleradamente y del lenguaje que sustenta tales avances. Este último suele sonar extraño en oídos de quienes no estamos familiarizados con él, y otra de las bondades de este libro es que cada uno de los textos concluye con un breve glosario de los términos científicos más importantes que han sido empleados por los distintos autores. Las palabras importan, siempre importan, puesto que con ellas pensamos, nos comunicamos, y hasta hacemos cosas con las palabras. Con ellas atrapamos la realidad y damos cuenta de esta, compartiéndola con los demás. Perder palabras, en consecuencia, es perder las cosas que ellas designan, mientras que ganar palabras es ampliar nuestra comprensión de la realidad. Gracias entonces a los autores por sus textos, y gracias también por habernos puestos por delante algunas palabras que no conocíamos y los significados que ellas tienen.

De más está decir que los textos pueden leerse en cualquier orden, en el que elija cada lector, guiándose para ello por el título de los mismos, títulos por lo demás muy atractivos, muy incitantes también, de modo que se puede ir saltando de uno a otro, crecientemente maravillados con lo que cada uno de ellos explica. La ciencia abre los ojos y nos muestra la complejidad de lo que somos y de la biodiversidad del mundo que habitamos, certificando que la especie humana no es centro ni amo del universo, sino que lo es la vida, la vida en sus diversas expresiones. De allí que Albert Einstein haya escrito un breve libro que tituló Reverencia por la vida, y no solo por la vida humana, sino por la riquísima variedad de vida del planeta en que nos encontramos y, quizás, fuera de él.

El Centro Interdisciplinario de Neurociencia de Valparaíso puede estar tranquilo y, más aún, satisfecho. Este libro como todas sus publicaciones dan cuenta del precioso trabajo que realizan allí investigadores y estudiantes, con un ojo puesto en el avance del conocimiento y el otro dirigido a un público atento e inquieto por saber más acerca de neurociencias y de cómo estas no se encuentran volando lejos, sino muy cerca de nuestras preocupaciones más básicas como especie. El Centro hace buena ciencia, muy buena ciencia, y sabe también la importancia que tiene la difusión científica.

Hacer ciencia exige varias virtudes, entre ellas la perseverancia, y el Centro la ha tenido, y mucha, sobre todo a la hora de impulsar el proyecto que llevará sus instalaciones hasta su nueva sede en el Bario La Matriz. Allí, como indicamos antes, se han encontrado vestigios del viejo Valparaíso, e incluso del viejísimo Valparaíso, lo cual es prueba de que lo nuevo se teje en lo viejo.

Este libro, DeMente, trata precisamente de eso, de la mente y del cuerpo que la hace posible a la vez que reconocible, sumándose a la abundante bibliografía que está produciendo el esfuerzo de divulgación de un saber –la neurociencia- o de unos saberes –las neurociencias- que no dejan pasar un solo día sin sorprendernos con sus avances y con las sorprendentes tecnologías a que dan origen, produciéndonos tanta fascinación como inquietud.

No hay que creer necesariamente en el relato del Génesis para manifestarse de acuerdo con esta reflexión del teólogo jesuita Henri de Lubac: si Dios descansó en el séptimo día, ello fue porque en adelante alguien tendría que ocuparse del resto.

Sabemos bien quién es ese alguien: la inquieta especie humana que conformamos, y que, sin ánimo de parecerse a una divinidad, ni menos de suplantarla, se obstina en conocer y en conocerse a sí misma.

Agustín Squella

Premio Nacional de Humanidades de Chile

CAPÍTULO IEl cerebro, un hueso duro de roer

“Al cabo, al fin, por último, torno, volví y acábome y os gimo, dándoos la llave, mi sombrero, esta cartita para todos. Al cabo de la llave está el metal en que aprendiéramos a desdorar el oro, y está, al fin de mi sombrero, este pobre cerebro mal peinado, y, último vaso de humo, en su papel dramático yace este sueño práctico del alma”. César Vallejo. “Despedida recordando un adiós”

La ciencia ficción se hace ciencia realSandra Cárdenas

La escena ocurre en un futuro distópico, en un mundo oscuro en el que la inteligencia artificial domina a los seres humanos. Un grupo de rebeldes, liderados por el misterioso Morfeo, logra rescatar de la esclavitud de las máquinas al joven Neo. Se trata de la película Matrix, un filme de ciencia ficción que en 1999 impactó a los cinéfilos de todo el planeta.

En una de las escenas más icónicas del filme, Neo (Keanu Reeves) es conectado por sus salvadores a una máquina que interviene su cerebro. Cuando termina el procedimiento, el joven abre los ojos y dice: “Yo sé kung fu”. Morfeo le responde: “Demuéstramelo”. Acto seguido, ambos se enfrentan en un combate de este arte marcial digno de campeones mundiales, dando volteretas por los aires y lanzando patadas sobrehumanas. Antes de ese momento, Neo nunca había practicado kung fu. Todo su conocimiento vino de la estimulación cerebral que se le practicó minutos antes.

Una y otra vez, los avances de la ciencia nos han acercado a situaciones que años atrás solo podían estar en la mente de los artistas y los creadores. En efecto, un experimento demostró hace poco que era posible adquirir un conocimiento sin necesidad de haber pasado por un proceso de aprendizaje.

Hasta ahora, la experiencia ha sido un componente clave en la adquisición de nuevos conocimientos. El aprendizaje se entiende como un proceso mediante el cual, a través de las vivencias, se adquiere información que produce cambios en el comportamiento. Sin embargo, investigadores de Estados Unidos y Canadá lograron generar, de modo artificial, “memorias” que provocaron cambios en la conducta en roedores de laboratorio.

Para ello, partieron de dos supuestos. El primero es que la memoria solo ocurre en el cerebro, de modo que la estimulación directa sobre este puede generar un recuerdo artificial. Y, segundo, que el comportamiento que origina esa memoria artificial es semejante al que habría producido el recuerdo de una experiencia real.

Los investigadores se centraron en el llamado “aprendizaje asociativo”, que se basa en correlacionar estímulos sensoriales para luego servir de guía en la conducta. Por ejemplo, cuando un animal encuentra una fuente de alimento en una cueva, asocia los datos de ese lugar a la comida, lo que le genera una “memoria” que le permite regresar a esa caverna cuando sienta la necesidad de alimentarse.

Para poder generar memorias de modo artificial es necesario saber dónde y cómo se origina esta información en el cerebro; algo similar a insertar datos en el disco duro de una computadora. Esto parece una tarea muy difícil, si se tiene en cuenta la complejidad del funcionamiento cerebral, pero ya se conocen ciertas zonas que se activan a partir de determinados estímulos y que pueden producir una memoria que lleve a determinados comportamientos.

Los investigadores realizaron este experimento a través de la estimulación cerebral directa con pulsos de luz para activar las neuronas. Esta técnica se conoce como optogenética y se logra al modificar genéticamente ciertas células para que se activen al iluminarlas. Las zonas del cerebro involucradas en este trabajo son las que se relacionan con la “recompensa” y la “aversión”, y la que procesa los olores, llamada bulbo olfatorio.

¿Quién no ha recordado de modo fulminante algún momento de la infancia al sentir un determinado olor? El perfume de la madre, el aroma del guiso de la abuela o el olor de los útiles escolares el primer día de clases. Con la mente en ese fenómeno, los científicos decidieron entrenar a dos grupos de ratones para lograr en ellos el aprendizaje de asociar dos estímulos reales. Un grupo aprendió a asociar el olor de la acetona con una recompensa (comida); y el otro, a relacionar ese mismo aroma con un castigo (un pequeño golpe eléctrico).

Después del período de entrenamiento, los roedores fueron puestos a prueba. Los dos grupos se introdujeron en un lugar dividido en dos partes: una que olía a acetona y la otra, no. Su comportamiento tuvo directa relación con lo que habían aprendido. Los que habían recibido comida se fueron de inmediato al rincón que olía a acetona; y los que habían sufrido el shock eléctrico se alejaron de ese lugar. El desafío siguiente fue el más difícil: generar esas mismas memorias, pero no producto del entrenamiento sino de la estimulación cerebral.

Los científicos escogieron para este experimento el sistema olfatorio por su particular estructura. Cada neurona del órgano olfatorio (la nariz) expresa un único tipo de sensor de aroma (receptor), y las neuronas que comparten el mismo receptor se juntan en uno o dos glomérulos en el bulbo olfatorio en el cerebro. Entonces, al conocer qué receptor se estimula con un determinado aroma, se puede estimular en forma directa el glomérulo correspondiente a través de la luz y, con ello, simular la acción del receptor, aunque no haya sido así.

Luego vino la parte de asociar el olor a las respuestas de recompensa o de castigo. Los investigadores se basaron en estudios previos que proponían que ciertas partes del cerebro mostraban mayor actividad cuando se exponían a estímulos que generaban respuestas placenteras o de tipo aversivo.

Sobre la base de estos conocimientos, ratones de laboratorio fueron sometidos a un proceso de estimulación artificial a través de optogenética; es decir, aplicando puntos de luz dirigidos a las neuronas que participan de las respuestas tanto olfativas para la acetona como de recompensa o de aversión, según el grupo al que perteneciera el animal, con la intención de lograr un aprendizaje asociativo artificial.

En una jornada posterior, los ratones fueron llevados al lugar del experimento inicial, que tenía un rincón con olor a acetona y otro sin ese aroma. Y su comportamiento fue el mismo que el de los roedores que sí habían tenido la experiencia real: hubo un grupo que evitó el rincón de la acetona y otro que lo prefirió, coincidiendo con la estimulación cerebral que habían experimentado.

Esto demostró que es posible generar una memoria sin haberse sometido a una experiencia sensorial previa y a un proceso asociativo de aprendizaje. Aún falta un largo camino por recorrer antes de llegar a situaciones como las que vimos en Matrix, pero este experimento abre un mundo de posibilidades: la memoria y el aprendizaje son posibles gracias a la estimulación cerebral. Para lograrlo, es necesario conocer un detallado mapa de las zonas cerebrales involucradas en la adquisición de recuerdos y conocimientos. El resultado podría llegar a tener similitud con lo aprendido en años de experiencia. Una vez más, constatamos que la ciencia ficción puede llegar a ser ciencia real.

GLOSARIO:

Optogenética: es un método de estimulación cerebral que se realiza modificando genéticamente algunas neuronas para hacerlas sensibles a la luz con el fin de poder activarlas mediante destellos luminosos.

Houston, tenemos un problema: los cambios cerebrales tras un viaje al espacioChristian Poblete

Supo que quería ser astronauta cuando tenía cinco años. Junto a su hermano gemelo vio en la televisión cuando Neil Armstrong se convirtió en el primer ser humano en pisar la superficie de la Luna. Era el 21 de julio de 1969. Cincuenta años después, el astronauta norteamericano Scott Kelly logró ser escogido para integrar la misión “Un año en el espacio”, planificada para estudiar el impacto en el cuerpo humano de la exposición sostenida a la ingravidez. En la Estación Espacial Internacional (ISS por sus siglas en inglés), Kelly dio 5 mil 440 vueltas a la Tierra, contempló más de 10 mil amaneceres y supo que el espacio olía a metal quemado y soldadura. A su regreso, tal como estaba programado, se sometió a una serie de estudios que incluyeron a su hermano gemelo que permaneció en la Tierra durante su viaje al espacio. Los resultados confirmaron lo que ya se sospechaba. Scott había crecido y era más alto que su gemelo; presentaba serias alteraciones en su material genético y había perdido masa ósea y muscular. Su anatomía había cambiado de manera inapelable.

Desde el primer viaje espacial, protagonizado por el cosmonauta ruso Yuri Gagarin, han sido más de quinientos los astronautas, de 39 países, que han seguido sus pasos. Al igual que Scott Kelly, varios han tenido largas estadías en la Estación Espacial Internacional en los últimos veinte años. En este nuevo ambiente espacial, los efectos de atracción gravitatoria casi inexistentes, les permiten “nadar” con libertad dentro de la estación. Sin embargo, los astronautas se enfrentan a condiciones muy diferentes a las que tenemos en la superficie de la Tierra, como la nula presión atmosférica y fuertes oscilaciones térmicas causadas por las diferencias en la exposición respecto al Sol.

No se trata solo de condiciones hostiles del entorno. Imagina por un momento vivir confinado en un espacio reducido, con las mismas tres personas durante seis meses, sin la más mínima posibilidad de salida y siendo monitoreado en todo momento para registrar cambios de humor o de conducta producto del encierro. Pareciera ser casi un reality show estelar.

Pero, ¿cuál es el impacto en el sistema nervioso? Diversos estudios señalan que estar expuestos por períodos extensos a condiciones de microgravedad induce cambios en algunas estructuras cerebrales; entre ellos, el lóbulo frontal, el cerebelo y la corteza insular; zonas relacionadas con la conducta, la coordinación motora y la emocionalidad respectivamente.

Sin embargo, un artículo publicado en la revista de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos expone más evidencias que cobran relevancia al momento de evaluar la factibilidad de los futuros viajes espaciales, abriendo una serie de interrogantes ante el creciente interés en la colonización del planeta Marte.

La investigación liderada por Angelique Van Ombergen, del Laboratorio de Investigación en Equilibrio Aeroespacial y del Departamento de Neurociencias Traslacionales –ambos de la Universidad de Amberes en Bélgica–, se basó en el análisis de imágenes obtenidas por resonancia magnética a once astronautas que permanecieron por al menos seis meses orbitando la Tierra dentro de la Estación Espacial Internacional. Las primeras imágenes fueron obtenidas dos días antes de sus respectivos viajes al espacio. La segunda toma, en tanto, se concretó diez días después de volver a la Tierra. Por último, se les volvió a realizar el examen a los siete meses desde su llegada.

Las imágenes fueron comparadas –en los mismos periodos de tiempo– con otras once personas que tenían características similares a las de los astronautas estudiados, pero que no tenían relación con el programa espacial.

Tras cuatro años de investigación se concluyó que la exposición prolongada a un ambiente de microgravedad, asociado a vuelos espaciales de larga duración, produce un aumento del volumen en los ventrículos cerebrales, cavidades por donde circula el líquido cefalorraquídeo. Entre otras cosas, este líquido incoloro, protege el sistema nervioso central, actuando como un amortiguador ante aumentos en la presión intracraneal.

Con el estudio de seguimiento, realizado siete meses después del regreso de los astronautas a la Tierra, se observó que estas inflamaciones del organismo disminuyeron, pero no lo suficiente para retomar los parámetros normales. Entonces, ¿qué consecuencias tendrían, en los viajeros espaciales, estos valores aumentados? Una correlación observada es la alteración en la morfología ocular y la agudeza visual.

En concreto, se registró un aplanamiento del globo ocular y una acumulación de líquido (edema) en una estructura denominada disco óptico. Por otro lado, los astronautas presentaron signos de alteración en la agudeza visual, lo que se relaciona con un síndrome causado por un aumento de la presión intracraneal.

Si bien este estudio demuestra que los viajes prolongados al espacio tienen impacto en ciertas estructuras cerebrales, aún no está del todo claro cómo se producen estos cambios. Tampoco es posible determinar las consecuencias clínicas a largo plazo y cómo se relacionan las variaciones de los ventrículos con las anomalías oculares detectadas. Lo anterior se debe a que este tipo de exámenes de resonancia magnética aún no se pueden realizar en el espacio, por problemas logísticos. También hay que considerar que la segunda toma de imágenes ocurrió siete días después de volver a la Tierra, lo que dificulta hacer un análisis comparativo más preciso.

Con estos antecedentes, solo nos queda replantearnos si será posible viajar a Marte y desarrollar allí una población humana sostenible en el tiempo sin tener consecuencias negativas en nuestro organismo, sobre todo considerando que, con la tecnología actual, el tiempo que se requiere para ir y volver a ese planeta es el triple de los días en que los astronautas de este estudio orbitaron la Tierra. ¿Será la humanidad capaz de generar mecanismos para contrarrestar los efectos negativos en el organismo a causa de la microgravedad? ¿Está nuestra anatomía destinada a quedarse por siempre en este planeta? Si Marte es la próxima frontera, se necesitará seguir investigando para lograr ese siguiente gran salto de la humanidad.

Neuronas que juegan al “monito mayor”Juan José Alvear

Fue una casualidad, una serendipia, un hallazgo inesperado. De hecho, pensaron que se trataba de un error en la medición o un desperfecto en el equipo. Una y otra vez chequearon que estaba todo bien y así… casi sin quererlo… se dieron cuenta de que estaban detrás de un increíble descubrimiento. En 1996 un grupo de investigadores de la Universidad de Parma, Italia, liderados por Giacomo Rizzolatti estudiaba el comportamiento de las neuronas responsables del movimiento de las manos. Habían instalado electrodos en el cerebro de un macaco para poder evaluar la respuesta eléctrica de las neuronas encargadas de controlar los movimientos de la extremidad del primate. Durante el experimento, notaron que cuando uno de los científicos tomó un plátano, las neuronas del macaco tuvieron mayor actividad eléctrica. Más aún, este aumento de actividad se replicaba cuando el primate copiaba el movimiento del investigador. Así fue el descubrimiento de las neuronas espejo, un tipo especial de neurona que se estimula no solo cuando un sujeto realiza una acción, sino también cuando observa a otro sujeto realizar la misma actividad. En otras palabras, podemos decir que estas neuronas juegan al “monito mayor”, ese juego donde un niño realiza un movimiento y todo el resto debe seguirlo.

¿Te ha ocurrido que al observar a alguien bostezar –de manera inconsciente– bostezas también? El bostezo no es contagioso, sino que se trata de una respuesta eléctrica casi inmediata por parte del sistema de neuronas espejo, que juegan al “monito mayor”. Resulta aún más interesante destacar, que esta respuesta al bostezo no solo ocurre en humanos, sino que se replica también en otras especies, como los macacos y los perros.

La mayoría de los estudios realizados en este grupo de neuronas se ha enfocado en medir la actividad eléctrica del sujeto cuando está observando un movimiento y luego cuando lo está ejecutando. En mayo de 2018, fue publicada en la revista The Journal of Neuroscience una investigación que entrega nuevas luces acerca de su funcionamiento. Kevin Mazurek, junto a un equipo de investigadores estadounidenses, plantea que las neuronas espejo no solo monitorean los movimientos observados, sino que responden eléctricamente a la secuencia completa, de principio a fin, al episodio en el que se integran los movimientos. Es decir que, en el momento que identifican una potencial acción, pueden “predecir” el movimiento que hará el sujeto que están observando. Sin embargo, lograr dar con esta conclusión no resultó fácil.

El experimento consistió en registrar la actividad eléctrica de esta población neuronal en macacos, instalando microelectrodos en la corteza motora primaria y la corteza premotora (áreas del cerebro donde las neuronas espejo se encuentran presentes) antes, durante y al finalizar la observación por parte del sujeto de una secuencia de movimientos, que consistió en manipular diferentes objetos, tales como esferas, cilindros e interruptores.

Para poder evaluar esta actividad, oculta tanto para nuestros ojos como para la tecnología actual, los investigadores realizaron un análisis estadístico que permite inferir la actividad no observable a partir de los análisis de los registros de actividad eléctrica que sí se pueden medir. Es importante destacar que cuando los científicos poseen limitaciones experimentales, las herramientas matemáticas son de gran ayuda para entender y explicar fenómenos naturales, ya sea a gran o a pequeña escala.

Gracias a estos análisis, este grupo de científicos descubrió algo aún más interesante: las neuronas espejo no solo registran actividad durante todo el episodio del movimiento observado, sino también en las etapas anteriores y posteriores, durante las cuales no hay movimiento. Pero hubo más hallazgos. Descubrieron que la población de neuronas espejo ubicada en la corteza premotora tiene actividad eléctrica que progresa de manera similar, tanto en la observación como en la ejecución de movimientos.

Entender los mecanismos que subyacen a este tipo de actividad neuronal significaría un gran avance en el entendimiento de nuestro cerebro, y más aún, de nuestras conductas relacionadas al aprendizaje por imitación o comportamientos sociales como la empatía. Los descubrimientos científicos avanzan a pasos agigantados y cada aporte es fundamental para desarrollar conocimiento y tecnologías que puedan mejorar la salud y calidad de vida de las personas. El estudio de esta población neuronal puede abrir puertas para entender de manera más acabada ciertos trastornos relacionados con deficiencias en la comunicación e interacción con pares como, por ejemplo, el autismo.

GLOSARIO:

Corteza motora: comprende las áreas de la corteza cerebral responsables de los procesos de planificación, control y ejecución de las funciones motoras voluntarias. La corteza motora puede dividirse en cuatro partes principales: la corteza primaria motora (responsable de la generación de los impulsos neuronales que controlan la ejecución del movimiento); la corteza parietal posterior (encargada de transformar la información visual en instrucciones motoras); la corteza premotora (responsable de guiar los movimientos, el control de los músculos y del tronco corporal); y el área motora suplementaria responsable de la planificación y coordinación de movimientos complejos, como por ejemplo, aquellos que requieren el uso de ambas manos.

¿Qué tan inteligentes eran los dinosaurios?Daniel Álvarez

El biólogo inglés Sir Richard Owen ofreció una famosa conferencia en 1841 en la que dio a conocer la existencia, en un pasado remoto, de increíbles y gigantescas criaturas a las que nombró como “dinosaurios”, un término que, según su origen griego, significa “lagarto terrible”. Desde entonces, estos animales han fascinado a personas de todas las edades, quizás, porque dan la sensación de pertenecer a un mundo fantástico.

Hollywood también se ha inspirado en estos misteriosos reptiles y en 1993 estrenó la película Jurassic Park, del director Steven Spielberg, cuyo debut obtuvo una de las mayores recaudaciones de la historia del cine. Pero más que su cuantiosa taquilla, este filme ha marcado hitos por sus sorprendentes efectos especiales, tanto digitales como de animatronics, con los que se revivió a estos gigantes. “Es lo más cercano a un dinosaurio viviente que he visto en mi vida”, dijo el paleontólogo Jack Horner, quien asesoró a la producción.

En Jurassic Park, los dinosaurios volvían a la vida gracias a la clonación de células y a un mosquito del pleistoceno, fosilizado en ámbar, que aún contenía vestigios de la sangre de los gigantes. En la vida real, también los restos fósiles han permitido al mundo científico conocer sus remotos secretos. Uno de los grandes misterios es cómo se desenvolvían en su medio y cómo lograban sobrevivir ante las adversidades de su ecosistema. Por eso, una de las preguntas que persiste en torno a estos colosos es: ¿cuán inteligentes eran?

Un grupo de científicos de las universidades de Cambridge y Oxford, Reino Unido, liderados por Martin D. Braser, publicó en 2016 un estudio que podría dar respuesta a esta pregunta. El trabajo se hizo tras el descubrimiento de la cavidad craneal de un dinosaurio iguanodonte –un herbívoro de 10 metros de largo que vivió hace 133 millones de años–, de la cual se pudo rescatar el cerebro fosilizado. El hallazgo se hizo en una zona de sedimentos fluviales en Wealden, Reino Unido, y se trató de un hecho muy excepcional, ya que el cerebro y sus estructuras son altamente frágiles y propensas a la descomposición ante elementos como la tierra y el agua. Las condiciones para su conservación y fosilización son muy raras: el animal tuvo que morir y ser cubierto inmediatamente por barro y sedimentos como los del fondo de un río o de un lago para así quedar aislado del oxígeno y las bacterias que pudieran desintegrarlo. Pero incluso en estas condiciones, existía una gran probabilidad de que este tejido no se hubiera conservado.

En una primera etapa, los investigadores calcularon el Cociente de Encefalización, que estima la posible inteligencia de un animal. Este índice establece una relación entre el volumen de la cavidad craneal y el peso corporal. Los humanos tenemos la cifra más alta de todos, que oscila entre 7,4 y 7,8. Nos siguen los delfines con un índice cercano al 5,5.

Antes del hallazgo en Wealden, se estimaba que el cociente de los dinosaurios podría estar en 1,4, es decir un poco más que el de un perro. Esto se vio reforzado gracias a los descubrimientos del análisis del cerebro fosilizado, que demostró que estos enormes animales exhibían una inteligencia al menos superior a la de sus parientes vivos más cercanos, los cocodrilos modernos, los cuales se quedan atrás con un índice de 1. Pese a ello, los cocodrilos son capaces de realizar procesos sociales y de supervivencia complejos, como cuidar a sus crías, acción que pocos reptiles realizan.

La cavidad craneal del iguanodonte fue sometida a pruebas de microscopia electrónica y de tomografía computarizada (escáner usado en tratamientos médicos), las cuales permitieron revelar detalles hasta ahora inesperados sobre las meninges, tejidos membranosos que recubren las paredes del cerebro. Se observó, por ejemplo, que estas tenían similitudes con las de los cocodrilos. Además, se descubrió que la parte anterior del cerebro, donde está ubicado el hipotálamo, estaba bien definida y desarrollada, lo cual apoyaría la idea de que estos animales cuidaban de sus crías hasta una avanzada edad, posiblemente en parejas, y que vivían en grandes grupos.

Los análisis permiten aventurar que los iguanodontes incluso podían comunicarse por medio de la realización de vocalizaciones, como se ha demostrado en algunos descendientes del mismo grupo, los hadrosaurios o dinosaurios pico de pato, que tenían cavidades craneales que les permitían emitir este tipo de sonidos, lo que demuestra un nivel comunicativo mucho más complejo de lo esperado.

Estos descubrimientos revelan desconocidos rasgos de la vida de estos gigantes que poblaron nuestro planeta hace 200 millones de años. Saber más sobre la enorme diversidad de seres vivos que han habitado la Tierra ofrece una lección de humildad que nos recuerda que somos una especie más de las muchas que han prosperado en el mundo, durante el tiempo que les tocó vivir.

GLOSARIO:

Cociente de encefalización: es una estimación aproximada de la posible inteligencia de un animal. Se define como el cociente entre la masa del encéfalo y lo que se esperaría encontrar en un animal de similares dimensiones.

Hipotálamo: estructura cerebral que se localiza bajo del tálamo en el diencéfalo, entre ambos hemisferios cerebrales. Integra la información proveniente de diversas regiones cerebrales y la médula, participando en varias funciones, como: el control del flujo sanguíneo, la regulación del metabolismo energético, la reguilación de la actividad reproductiva y la regulación de los estados fisiológicos, como la temperatura, el ciclo de sueño, y otros.

¿Es posible revivir un cerebro?Felipe Tapia

El joven Víctor Frankenstein dejó a su cariñosa familia en Ginebra para viajar a Alemania a estudiar en la universidad de Ingolstadt. Allí se maravilló con la anatomía y la fisiología humana. Pasó días y noches investigando en osarios y panteones, hasta que un día, según su propio relato, descubrió “el origen de la generación y la vida”. Y se sintió capacitado para “dar vida a la materia inerte”. Acometió entonces la tarea de crear un nuevo ser a partir de los restos que había recogido para sus experimentos. Trabajó día y noche de modo infatigable durante casi dos años. Y una desapacible madrugada de noviembre, bajo la mortecina luz de una vela vio “cómo la criatura abría sus ojos amarillentos y apagados”.

El nuevo ser medía casi dos metros y medio. “Su piel amarillenta apenas si ocultaba el entramado de músculos y arterias”, relata el joven científico. “Respiró profundamente y un movimiento convulsivo sacudió su cuerpo”. Entonces, los sueños de gloria de Víctor dieron paso al horror. “¿Cómo expresar mi sensación ante esta catástrofe, o describir el engendro que con tanto esfuerzo e infinito trabajo había creado?”. Para el doctor Frankenstein este experimento era un primer paso de una línea de investigación que culminaría en poder “devolver a la vida a aquellos cuerpos a los que la muerte había entregado a la corrupción”. Pero las cosas no salieron así. El engendro creado se convirtió en el comienzo de una historia de terror.

Mary Shelley publicó Frankenstein o el moderno Prometeo en 1818, cuando tenía veintiún años de edad. Considerada uno de los máximos exponentes de la novela gótica, esta historia parte con el deseo de un científico de poder dar marcha atrás a la muerte. En ese momento parecía una idea de ciencia ficción y, si bien, no es posible devolver la vida, el desarrollo de la ciencia sí ha permitido cambiar el momento en que el proceso del fin parece irreversible.

El instante en que el corazón se detiene ha sido considerado por siglos, y por distintas culturas, como el momento en que la vida se acaba. Pero los avances científicos demostraron que esta definición carecía de la precisión necesaria. El desarrollo de nuevas técnicas como la reanimación cardiopulmonar, la circulación extracorpórea, la ventilación artificial y el trasplante de órganos, probaron que la vida podía seguir adelante después de la detención momentánea del corazón.

Hoy en día se entiende a la muerte no como un evento puntual, sino como un proceso. Este momento puede comenzar, por ejemplo, con un paro cardiorrespiratorio, que se asocia a la falla secuencial e irreversible de los demás órganos del cuerpo y al cese, por ende, de las funciones biológicas del organismo. Para definir el momento exacto del fin de la vida, se buscó un punto de no retorno. El criterio más utilizado es el de “muerte cerebral”. Es el instante en que el proceso es irreversible y eso ocurre cuando cesa la actividad eléctrica del cerebro, lo que se asocia a una pérdida permanente de la conciencia y de los reflejos tronco-encefálicos. Sin embargo, una investigación reciente nos lleva a preguntarnos si la muerte cerebral es realmente el punto de no retorno.

Un equipo de científicos de la Universidad de Yale, Estados Unidos, desarrolló un mecanismo que permitió explorar los límites de la reversibilidad de la muerte cerebral, recuperando funciones en cerebros de animales varias horas después de su deceso y generando con ello un conjunto de nuevas preguntas éticas, legales y filosóficas.

Este estudio se basa en situaciones concretas en las que se pueden recuperar funciones cerebrales si se dan las condiciones correctas. Por ejemplo, la mantención de muestras de tejido cerebral animal, varias horas después de la muerte, en un laboratorio. En estudios clínicos recientes, se ha logrado recuperar tejido cerebral al restaurar el flujo sanguíneo hasta 16 horas después de un infarto; y hay casos en que la función cerebral se ha restablecido en pacientes varias horas después de que se haya detenido la circulación sanguínea tras sufrir una hipotermia severa.

Para probar su hipótesis, los investigadores diseñaron un procedimiento quirúrgico con un líquido de perfusión especial y un dispositivo de circulación al que llamaron BrainEx, que es una combinación entre una máquina de diálisis y una de circulación extracorpórea como las que se usan en cirugías a corazón abierto. Los estudios se realizaron utilizando cerebros de cerdos muertos obtenidos de la industria alimentaria, los cuales fueron transportados en hielo, procesados y conectados al sistema BrainEx cuatro horas después de la muerte del animal.

El procedimiento permitió aislar al cerebro junto a las principales arterias que lo proveen de sangre, las que también fueron conectadas al sistema BrainEx. Este contaba con un oxigenador arterial para reemplazar la función de los pulmones; un conjunto de bombas y un generador de pulso para movilizar el líquido de perfusión en reemplazo del corazón; y una membrana de filtración en lugar de los riñones.

El líquido de perfusión utilizado para reemplazar a la sangre contenía hemoglobina sintética para transportar oxígeno y dióxido de carbono; nutrientes y electrolitos, para alimentar a las células y permitirles funcionar; sustancias para proteger a las neuronas y ayudarlas a sobrevivir; y partículas para que el líquido pudiese ser visto en una ecografía.

Para poder comparar los resultados obtenidos con el sistema BrainEx, los investigadores dejaron al mismo tiempo otros cerebros (denominados de control) conectados a una perfusión con suero fisiológico, que no es más que agua con sal. La duración del estudio para cada cerebro estaba dada por el tiempo que se mantenían en buenas condiciones los cerebros de control, que fue un máximo de seis horas. Esto, sumado a las cuatro horas previas, daba un total de 10 horas desde la muerte de los cerdos.

Con el fin de evaluar la efectividad de este sistema, el primer paso fue determinar si los vasos sanguíneos cerebrales eran capaces de funcionar adecuadamente tras las cuatro horas de muerte y falta de sangre. Descubrieron que, al conectar el cerebro al sistema BrainEx, los vasos sanguíneos seguían funcionales y permitían un adecuado flujo de sangre desde las arterias principales hasta los capilares más pequeños y, además, podían responder a medicamentos, confirmando la funcionalidad de las células que los componen. Los cerebros de control, en cambio, mostraron un deterioro severo y pérdida de la función de los vasos sanguíneos.

El siguiente paso fue determinar si la estructura cerebral se mantenía tanto a nivel macroscópico como microscópico. Para ello utilizaron técnicas como la resonancia nuclear magnética y microscopía de fluorescencia, respectivamente. En ambos tipos de análisis se observó que tanto la anatomía general del cerebro como la estructura microscópica de las células que lo componen se mantuvieron de forma similar a la del animal vivo, y no se observó edemas (acumulación de líquido) u otros signos de daño, los que sí se vieron en los cerebros con suero.

También se advirtió que, con el sistema BrainEx, las neuronas mantuvieron su capacidad de generar y transmitir señales eléctricas, y de liberar neurotransmisores en las sinapsis. Las células gliales, que acompañan y ayudan a las neuronas, también mantuvieron su funcionalidad y se verificó en ellas una estructura microscópica y cantidad total similares a las del animal vivo. Incluso, un grupo particular de ellas pudo generar una respuesta inmune. En general, el cerebro mantuvo su actividad metabólica y la regulación de los niveles de electrolitos, confirmando la vitalidad de las células que lo componen.

Sin embargo, no se observó la reaparición de actividad eléctrica en el electroencefalograma, lo cual indica que a pesar de que las células cerebrales mantuvieron su actividad y sus características generales, no existió una recuperación del procesamiento y traspaso de información entre las distintas estructuras del cerebro. Si con este experimento hubiera reaparecido la actividad eléctrica, esto habría provocado una serie de cuestiones éticas que nunca antes había sido necesario considerar, pues se estaría “despertando” a un cerebro separado del cuerpo y de toda entrada de información sensorial. Ante esa eventualidad, los investigadores tenían a mano medicamentos para apagar cualquier señal cerebral que pudiese indicar una recuperación de la conciencia.

Esta es una tecnología que requerirá de más estudio y perfeccionamiento, pero eventualmente podría ser de gran utilidad para la comprensión de nuestro cerebro y para la búsqueda de nuevos tratamientos médicos, lo que abrirá nuevas preguntas éticas que hasta ahora solo se habían considerado en la ciencia ficción y en el terror gótico.

Este experimento nos recuerda lo sucedido tras el desarrollo de la reanimación cardiopulmonar y cómo el avance del conocimiento científico puede cambiar de manera rotunda lo que definimos como el “punto sin retorno”. Su desarrollo podría llevar a un siguiente hito que signifique llevar la definición del fin de la vida más allá de la muerte cerebral.

GLOSARIO:

Líquido de perfusión: utilizado en los experimentos científicos, es un líquido que se introduce de modo lento y continuado en los vasos sanguíneos, y que circula por el organismo o por algún órgano, en lugar de la sangre.

Células gliales o glías: son células del sistema nervioso que colaboran con las neuronas; les proporcionan los nutrientes necesarios para su funcionamiento; producen la mielina, sustancia que aísla y protege a las fibras nerviosas; y regulan la neurotransmisión y limpian los desechos, entre otras cosas.

Errar es humano y corregirlo… tambiénHernán Álvarez

Ensayo y error. Así parte esta historia. En 1941 tras una agotadora jornada de caza, el ingeniero suizo George de Mestral se quedó observando como cientos de pequeñas espigas se pegaron en su ropa y en el pelaje de su perro. Tomó una de las espigas y las estudió bajo el microscopio. Lo hizo una y mil veces. Quería descifrar la razón por la que se adherían a su ropa con tanta firmeza. Y se demoró varios años, intentos y fracasos hasta llegar a diseñar un cierre que simulaba los diminutos ganchos de las espigas. Probó con algodón, después con seda y, por último, con nylon tratado a alta temperatura. Fue recién en la medianía de la década de los cincuenta cuando el invento quedó patentado como Velcro. Diez años después ya se comercializaban 60 millones de metros en todo el mundo. La tenacidad de George de Mestral valió la pena. Y sus sucesivos errores, también…

Equivocarnos es parte de la vida. Y si miramos hacia atrás podemos darnos cuenta de que después de cometer un fallo nos moveremos con más cautela y con más atención. Motivados por el desconocimiento que existe sobre este tema, un equipo de la Universidad de Roma Foro Itálico, liderado por Donatella Spinelli y Francesco Di Russo, investigó cómo reacciona nuestro cerebro después de equivocarnos y qué mecanismos se activan para prevenir que cometamos una segunda falta. El estudio de los romanos fue de gran importancia, ya que la información conocida hasta ese momento solo se limitaba a precisar el mecanismo cerebral de detectar el error.

El proceso que realiza el cerebro cuando nos equivocamos se divide en etapas y, para graficarlo, lo pondremos en un contexto. Imaginemos que estamos en una reunión familiar y somos los encargados de servir los vasos. Luego de servir el primer vaso –un tercio de segundo después de realizar la actividad– nuestro cerebro comprueba si lo hicimos bien o mal. Supongamos que, en esta ocasión, lo hicimos bien. Sin embargo, al servir el segundo vaso cometemos un pequeño error y derramamos todo el contenido. De nuevo, un tercio de segundo después de realizada la actividad, el cerebro detecta que nos equivocamos. Es lo que llamamos el “ajuste post-error”, definido como la suma de ajustes neuronales que hace el cerebro para no volver a fallar. En nuestro ejemplo, sería poder volver a servir los vasos sin darles vuelta.

El experimento se realizó en una habitación acondicionada donde 36 voluntarios estaban sentados delante de un monitor. En esta pantalla se iban desplegando sucesivamente cuatro imágenes distintas, dos de las cuales, indicaban a los participantes que debían apretar un botón situado en el apoyabrazos de la silla. Había otras dos imágenes que advertían que no debían apretarlo. El grupo de imágenes se mostró al azar y tenían la misma probabilidad de aparecer. Además, para analizar el funcionamiento cerebral de los participantes, se utilizó un electroencefalograma para observar la actividad eléctrica del cerebro durante la realización de las tareas.

En el experimento se consignó que, después de cometer un error, se observaron tres tipos de resultados: la mitad de los participantes solo tuvo ese fallo; un tercio de ellos tuvo una segunda equivocación; y, uno de cada diez, registró más de dos errores. En los experimentos también se analizó el tiempo de reacción. Se trata del período que transcurre entre recibir una orden o decidir ejecutar una acción, y efectuar esa acción. Si volvemos a nuestro ejemplo del anfitrión de la reunión familiar, es el tiempo que demoramos entre que decidimos servir un vaso hasta que definitivamente lo hacemos.

Los resultados concluyeron que los tiempos de reacción después de equivocarse fueron mayores que los tiempos de reacción previos al fallo. Es decir, después de dar vuelta un vaso, nos demoramos más en llenar el siguiente. De esta manera, es posible concluir que después de equivocarnos el cerebro actúa de manera más conservadora, mostrando un enlentecimiento en los actos y una mejora en la precisión.

En los intentos posteriores al fallo, se verificó una baja de la preparación de la actividad motora que realiza el cerebro y, por el contrario, se consignó una mejora de la preparación cognitiva para ejecutar la misma acción. Esta mejora permite, al mismo tiempo, un mayor control desde el cerebro hacia las extremidades, en especial, en las áreas encargadas de planificar el movimiento.

Así, la baja de la actividad eléctrica del cerebro en el momento de la planificación motora posterior a cometer una falla produce una respuesta más lenta. ¿Cómo se manifiesta este mecanismo? En la práctica, nuestro cerebro se tomará su tiempo para evitar volver a equivocarse. Y esto lo hará todas las veces que sea necesario, independiente de la cantidad de veces que hayamos fallado.

Según este estudio, nuestro cuerpo está preparado para corregir un proceso cuando fallamos. En concreto, es nuestro cerebro el que comienza a hacer todas las modificaciones neuronales necesarias para no volver a fallar. Gracias al ajuste post error tendremos enormes posibilidades para seguir intentando la práctica de un deporte o el estudio de nuevas materias. Así que la próxima vez que cometamos un error o no nos resulte algo a la primera, no hay que desesperarse ni entrar en pánico, solo tenemos que confiar que en los siguientes intentos nuestro cerebro será el primero en ayudarnos.

Nacimiento después del nacimientoEvelyn Cordero

Los investigadores que las descubrieron aseguran que es como recorrer un país de punta a punta. Este es el complejo camino que hacen cientos de miles de neuronas muy pequeñas al interior del cerebro de un recién nacido. Y si bien es un camino de milímetros o centímetros, es una ruta que ha sorprendido al mundo de la ciencia. Este equipo ha llegado a concluir que existe desarrollo de nuevas neuronas (neurogénesis) con posterioridad al nacimiento de un lactante, una fase compleja que nunca antes se había llegado a probar y que podría marcar una diferencia a la hora de abordar algunos trastornos neurológicos.

Este hallazgo evidencia que el nacimiento de nuevas neuronas no finaliza en las etapas embrionarias como se creía. Por el contrario, es un proceso que continúa cuando el recién nacido empieza a relacionarse con el medio ambiente durante los primeros meses de vida.

El grupo de investigadores liderado por la doctora Mercedes Paredes y que convocó la colaboración de las universidades de Valencia y de California, logró demostrar la existencia de una migración masiva de nuevas neuronas desde el nacimiento, etapa en que el lactante empieza a interaccionar con su entorno. Dichos resultados fueron publicados en la revista Science y su importancia radica en que ponen de manifiesto una nueva etapa crítica para el desarrollo neuronal del ser humano, que comprende el periodo de lactancia, y que antes de esta investigación, no había sido esclarecida.

La neurogénesis es el proceso mediante el cual se desarrollan nuevas células neuronales a partir de células madre o progenitoras. Este proceso se encuentra más activo durante la etapa embrionaria y gracias a él nuestro encéfalo en crecimiento se nutre de células especializadas que luego nos van a permitir ver, oír, sentir, pensar, hablar, amar… todo lo que nos hace esencialmente humanos.

¿De qué se trata esta migración a la que alude la investigación? Este movimiento de jóvenes neuronas parte en las paredes ventriculares del cerebro, desde donde se organizan en cadenas para atravesar el complejo entramado neuronal del recién nacido para instalarse mayoritariamente en el lóbulo frontal. Es aquí, en el lóbulo frontal, donde estas jóvenes neuronas maduran y ayudan a incrementar su tamaño y complejidad. Es el lóbulo frontal, región del cerebro que se ha desarrollado mucho en nuestra especie en comparación con otras, el encargado de almacenar y procesar información, concentrar funciones ejecutivas y otras tantas claves para el aprendizaje.

Los investigadores determinaron que la neurogénesis postnatal produce neuronas fundamentalmente de tipo inhibitorias, que representan casi el veinte por ciento del total de células de la corteza cerebral. Nuestro cerebro tiene neuronas inhibitorias y excitatorias. Las neuronas inhibitorias son las encargadas de modular la actividad eléctrica de sus neuronas vecinas, reduciendo la posibilidad de producir un potencial eléctrico, que es la forma en que las neuronas se comunican. Las excitatorias, por su parte, tienen un efecto opuesto, es decir, aumentan la probabilidad de producir un potencial eléctrico. De esta manera, las neuronas inhibitorias actúan sobre sus vecinas disminuyendo la posibilidad de que estas se activen y, por lo tanto, se comuniquen con otras neuronas. Nuestro cerebro requiere un balance de ambos tipos de neuronas.

Para la doctora Paredes y su equipo, esta migración neuronal podría explicar el gran volumen del lóbulo frontal de los humanos, muy considerable ya en el momento de nacer.

Pero, ¿cómo lograron llegar a este importante descubrimiento? Los investigadores usaron tejido cerebral obtenido de donantes lactantes a las pocas horas de fallecidos. Dichos tejidos fueron marcados con fluorescencia, un tipo de marcador molecular que permite que las células migratorias inmaduras brillen, lo que permitió observar su origen y su ruta. De esta manera, los investigadores lograron ver cómo estas neuronas se desplazaban en grupos –formando las cadenas antes mencionadas– e incluso vieron cómo algunas de ellas se separaban para migrar por sí solas hasta llegar a su destino final. Estos movimientos migratorios neuronales suceden fundamentalmente durante los primeros tres meses de vida, aunque hay evidencia de que se siguen produciendo hasta alrededor de los siete meses. A los dos años casi no se observan y a los seis años han cesado.

Además de detectar este desplazamiento neuronal, el grupo de investigadores identificó dos rutas de migración en lactantes que ya habían comenzado durante el desarrollo embrionario. Estas dos vías parten de la misma región: unas estructuras llamadas eminencias ganglionares, que son núcleos o grupos neuronales presentes en estados embrionarios de desarrollo del cerebro y que posteriormente, en un cerebro maduro, dan origen al complejo amigdaloide, también conocido como amígdala (responsable del procesamiento emocional). Una de las rutas migratorias se dirige hacia los bulbos olfatorios (unido a la base del lóbulo frontal) que se asocian a la detección, discriminación y filtrado de olores, entre otras funciones. La segunda ruta migratoria se movilizó hacia la corteza prefrontal ventral (superficie más externa de la base del lóbulo frontal), estructura que tiene un rápido acceso a la información visual y, en consecuencia, es capaz de reaccionar ante los eventos visuales tanto positivos como negativos.

La naturaleza dinámica del lóbulo frontal en las etapas de lactancia pone de manifiesto la necesidad de acentuar los cuidados del lactante, ya que lesiones en esta zona durante esta etapa que se considera crítica, podrían afectar al reclutamiento neuronal provocando desórdenes neurocognitivos y sensoriomotores tales como epilepsia, parálisis cerebral, entre otros.

Este estudio confirma que los primeros meses de vida, cuando un infante empieza a interactuar con el medio ambiente, son cruciales para el desarrollo del cerebro, ya que corresponde con el desarrollo de funciones cognitivas más complejas. En particular, esta investigación nos ayuda a entender qué es lo que hace que el desarrollo cerebral humano sea tan único y, sobre todo, releva la importancia de los cuidados y de la estimulación infantil durante los primeros meses de vida.

Dime lo que comes y te diré qué tan inteligente eresJorge González

Las fotos dieron la vuelta al mundo en 2015. Era una secuencia de imágenes que mostraban a una gorila salvaje en el bosque Mbeli Bai, en el Congo. Un equipo de expertos alemanes y norteamericanos se maravilló al ver a la gorila utilizar un palo para cruzar un río de aguas turbias. Pudieron verla entrar al agua y devolverse a tierra firme tras advertir que se hundía. Una vez en la orilla, tomó una rama que utilizó como apoyo para entrar de nuevo al agua e ir tanteando la profundidad del cauce. Pese a verse asustada, logró caminar cerca de 10 metros… siempre con cautela y calculando cada uno de sus pasos. Como este, hay una infinidad de registros que dan cuenta de la asombrosa inteligencia de los primates. Gorilas y chimpancés, por ejemplo, elaboran herramientas para cazar y obtener alimentos. Bonobos y orangutanes pueden expresar amor, pena y rabia, emociones que pensábamos que eran exclusivas del ser humano. Y ellos mismos son capaces de transmitir tradiciones de madres a hijos.

¿Por qué los primates han desarrollado cerebros tan complejos y otras especies no? Todos sabemos que el ser humano es el animal más inteligente en la Tierra. Esta capacidad intelectual nos permitió llegar a ser la especie dominante, capaz de construir objetos inimaginables, dominar tierras inhóspitas e idear complejas teorías que explican la naturaleza de aquello que nos rodea. Pero, ¿qué determina la inteligencia de un ser vivo?

Hasta ahora la hipótesis más aceptada por la comunidad científica indicaba que la vida en sociedad había sido el factor determinante en el desarrollo de facultades cognitivas superiores. Según esta teoría, los cerebros más grandes fueron el resultado de la necesidad de convivir y reproducirse en grupos sociales cada vez más complejos. En términos evolutivos, los cerebros mejor adaptados han sido capaces de avanzar de manera progresiva en pensamientos más elaborados y en construcciones mentales de alto requerimiento intelectual. En definitiva, es la vida en sociedad la que nos ha obligado a desarrollar nuevas y siempre crecientes capacidades cognitivas.

Sin embargo, esta idea de la evolución resultó algo dudosa para algunos estudiosos del tema. Su crítica apuntaba a señalar que las investigaciones realizadas hasta ese momento consideraban muestras muy pequeñas donde no era posible observar de forma global el enorme y complejo árbol que es la evolución.

Esta misma inquietud rondaba en la cabeza de Alex R. DeCasien, quien junto a su equipo del departamento de antropología en la Universidad de New York, Estados Unidos, analizó el comportamiento y la alimentación de más de 140 especies distintas de primates. En concreto, estudiaron las estructuras sociales de sus manadas, el tipo de alimentación que llevaban, los esfuerzos cognitivos que se requerían para encontrar dicho alimento y, por último, el grado de desarrollo cerebral que mostraban.

Los resultados mostraron una interesante relación entre el tipo de alimentación que tenían dichas especies y su inteligencia.

Por ejemplo, el análisis determinó que las especies que consumían hojas (folívoros) tenían un comportamiento social más simple en comparación de aquellas que consumían frutas (frugívoros). En tanto, aquellas especias que comían hojas y frutas exhibían aún más complejidad intelectual y social.

¿Cómo se justifican estas diferencias? La primera explicación podría tener relación con el mayor aporte nutricional de la fruta en comparación con las hojas. Pero hay más. Según el equipo investigador, la búsqueda de fruta requiere un esfuerzo cognitivo mayor. El animal debe saber y recordar dónde y cuándo encontrar los mejores frutos para su alimentación; debe saber, además, cómo pelar un fruto e incluso elaborar una herramienta para conseguir ese objetivo. Los primates que se alimentan de hojas, en contraparte, no enfrentan mayores obstáculos para conseguir sus alimentos. Las hojas son abundantes y su búsqueda no implica grandes desafíos. Distinta es la situación de los primates omnívoros, que de manera ocasional comen carne, como el chimpancé africano, que caza en manada elaborando complicados planes para capturar presas y cuya inteligencia es comparada con la de los humanos.

En paralelo, el equipo determinó que dichos comportamientos estaban directamente relacionados al crecimiento de la neocorteza cerebral, una estructura clave para el pensamiento racional, y que es el último sector en desarrollarse en los primates. Por otro lado, esta idea también puede relacionarse con aquellas que hablan sobre adaptaciones ecológicas, debido a la necesidad de almacenamiento y recuperación de información espacial en el cerebro, a las demandas cognitivas del forrajeo extractivo de frutos y semillas, y a una mejor calidad de la energía que es necesaria para el crecimiento del cerebro fetal. En conjunto, parece ser que el frugivorismo no solo proporciona una mayor presión selectiva sobre el procesamiento cognitivo, sino que también compensa los costos de un cerebro demandante desde el punto de vista metabólico, al facilitar una menor asignación de energía para realizar la digestión (muy alta en el consumo de hojas). Esta idea puede extrapolarse a especies que no son primates pero que poseen una capacidad cognitiva desarrollada, como cetáceos, otros mamíferos carnívoros y aves.

Entonces, nuestra inteligencia también se tendría que deber en gran parte a nuestras estructuras sociales. Bueno, según este estudio, no tanto… Se ha descubierto que comportamientos sociales complejos, como por ejemplo las coaliciones o la reciprocidad, que se suponía que eran únicos para los primates, están presentes en otras familias de especies que no poseen cerebros grandes, como las hienas manchadas. Por lo tanto, la premisa que afirma que la complejidad social requiere una complejidad cognitiva, no necesariamente es cierta. De este modo, los desafíos de la vida social podrían no requerir soluciones cognitivas elaboradas, sino que podrían resolverse usando reglas evolutivas bastante simplificadas.

Diversos estudios observacionales y de simulación han sugerido que simples reglas de asociación pueden explicar patrones complejos de comportamiento. Ahora, la idea de que grupos más grandes de individuos requieren de una mayor capacidad cognitiva puede ser fácilmente malinterpretada, ya que los individuos dentro de un grupo no necesariamente tendrán la obligación ni el deseo de relacionarse con todo el resto de los individuos que lo conforman (solo es cosa de ver a nuestra propia especie).

Todos estos antecedentes relevan la importancia de la alimentación en el desarrollo de la inteligencia, lo que deja abiertas una serie de preguntas no menores: ¿Cómo te afecta a ti lo que comes?, ¿qué alimentos debes consumir y en qué cantidad?, ¿cuál es el impacto de la alimentación en el desarrollo intelectual de las futuras generaciones? La respuesta está a un bocado de distancia.

GLOSARIO:

Neocorteza cerebral: el neocórtex o neocorteza es la estructura del cerebro de mamíferos que se ha desarrollado más recientemente en la evolución. En humanos, se le atribuyen capacidades que son únicas entre las especies como la abstracción, el lenguaje y el razonamiento.

Las neuronas de la sedDaniela De Giorgis

¿Por qué si tomamos un vaso de agua sentimos al instante que se “apaga” la sed… si en la práctica se necesitan varios minutos para que esa agua hidrate nuestro cuerpo?, ¿por qué preferimos una cerveza bien helada en lugar de una a temperatura ambiente?, ¿por qué muchos enfermos sienten calmada su sed solo con mojarse la boca?, ¿cómo funciona el mecanismo que nos impulsa a beber?

¿Te ha pasado que después de comer una gran porción de papas fritas sientes la necesidad imperiosa de tomar agua? Todas estas sensaciones ocurren porque tras la alta ingesta de sodio y otras sales, o luego de una pérdida de líquidos por parte del organismo, hay un desbalance en nuestra homeostasis corporal, vale decir, una pérdida del equilibrio en la relación entre el agua y las sales en nuestro organismo. Este desbalance nos genera una necesidad evidente de ingerir agua. Pero ¿cómo sabemos que algo anda mal en nuestro organismo si no tenemos un mecanismo que nos permita mantener constante la adecuada concentración de sales, agua y otros componentes, dentro y fuera de manera constante (equilibrio osmótico)?

Al parecer, la respuesta podría estar en nuestro cerebro. Trabajando con ratones, investigadores de la Universidad de California, Estados Unidos, descubrieron en 2016 un grupo de neuronas que son las encargadas de manifestar esta necesidad de ingerir agua que también podrían estar presentes en nuestros cerebros.

Las “neuronas de la sed” conforman una estructura neuronal conocida como el órgano subfornical, el que tiene la capacidad de activarse cuando se hace necesaria la ingesta de agua, operando como un “sensor osmótico”, que sorprendentemente se anticipa a la sed antes de que aparezca.

Para poder estudiar el comportamiento de las neuronas del órgano subfornical, los investigadores utilizaron una herramienta conocida como optogenética. Gracias a esta técnica pudieron observar y medir, “en vivo y en directo”, la actividad de las neuronas modificadas genéticamente de un ratón. Cuando dichas neuronas estudiadas tienen algún tipo de actividad, emiten una fluorescencia que es detectada por una fibra óptica instalada sobre el órgano subfornical del ratón.

Con el fin de determinar cuán rápido los ratones experimentaron la sensación de saciedad (inhibición de la actividad neuronal), les restringieron el acceso al agua durante un periodo de tiempo. ¿Qué ocurrió? Se observó un incremento del registro eléctrico de este grupo de neuronas, situación que cambió cuando se les permitió beber agua, ya que la señal bajó con rapidez, llegando a la inactividad total.

A los investigadores también les interesaba conocer si la temperatura del agua tenía algún impacto en las neuronas de la sed. Comprobaron que existe una notable disminución en la actividad del órgano subfornical cuando el agua estaba más fría, lo que explicaría por qué preferimos una cerveza helada en lugar de una a temperatura ambiente. En esta misma línea, el equipo de científicos probó los efectos de sustancias líquidas de características alcohólicas (Isoproterenol y Manitol) sobre las neuronas de la sed, observándose el efecto opuesto: deshidratación y un incremento importante de su actividad. Es decir, se generaba una mayor sensación de sed.

Por último, quisieron determinar el efecto de la comida en las neuronas en estudio, ¿era cierto que la comida estimula la ingesta de agua? Para comprobar su supuesto, dejaron a los ratones durante toda una noche sin comida, hasta la mañana siguiente, cuando fueron alimentados, pero sin agua. Las neuronas de la sed tuvieron una actividad creciente y sostenida en el tiempo. Luego de 15 minutos, se les permitió el acceso al agua, lo cual volvió a inhibir la actividad neural rápidamente. Este experimento permite establecer un mecanismo que explica por qué cada vez que comemos, ingerimos alguna bebida.

Resulta muy interesante descubrir que existen neuronas tan especializadas que pueden generar esta alarma de manera autónoma y con un sistema de retroalimentación dinámico respondiendo incluso antes de que la homeostasis sea afectada. El hallazgo de estas neuronas nos permite saber y entender cómo es que se regula nuestra fisiología.

Sin embargo, no deja de ser interesante preguntarse ¿cómo funcionan dichas neuronas en las personas que están obsesionadas con beber agua?

GLOSARIO

Homeostasis corporal: conjunto de fenómenos de autorregulación que conducen al mantenimiento de una relativa constancia en la composición y las propiedades del medio interno de un organismo.

Equilibrio osmótico: es la relación que hay entre los líquidos que hay dentro de la célula (intracelular) y su medio externo (extracelular).

Neurodebate al rojo: ¿Nacen nuevas neuronas en el cerebro adulto?Scarlett Delgado y Tania Dib

Muchas personas recuerdan que durante su infancia los mayores solían advertirles que se cuidaran de los golpes en la cabeza porque “las neuronas que se pierden no se recuperan”. Frases de ese tipo pasaron a engrosar la lista de los mitos que la ciencia está demostrando ser falsos.

Diversas investigaciones han revelado que en el cerebro sí se crean nuevas neuronas a través de un proceso que se llama “neurogénesis”. Este se realiza a partir de un grupo de células “madre” que son capaces de dividirse y dar origen a una nueva célula que, posteriormente se transformará en una neurona.

La neurogénesis ha sido probada en varios modelos animales, como ratas y monos. Pero las pruebas en humanos han sido escasas y polémicas. Mientras la piel, los músculos y la sangre están en permanente renovación, no ocurre lo mismo con el cerebro, pues la gran mayoría de las neuronas tiene su origen en el desarrollo fetal y se mantienen hasta la muerte. Sin embargo, hace cerca de un siglo sabemos que no todas las células cerebrales tienen ese mismo comportamiento. Hay evidencia de que, en animales, existe un grupo de células “madre” capaces de generar nuevas neuronas, que se mantiene hasta la adultez.

Los primeros trabajos que dan cuenta de esto datan de 1901. Desde entonces, han surgido decenas de investigaciones que indagan en esta materia. ¿Por qué tanto interés en ellas? Simplemente porque muchos neurocientíficos consideran la capacidad neurogénica como una de las herramientas por las cuales el cerebro puede mantenerse sano y en constante aprendizaje durante la vejez. Entender los factores que mejoran o deterioran esta posibilidad de renovar neuronas puede contribuir a mejorar la calidad de vida.

La neurogénesis ocurre sobre todo en las fases tempranas del desarrollo prenatal, pero puede tener lugar, en menor medida, en la etapa adulta. Conocer ese proceso es importante porque, en modelos animales, se ha visto que se relaciona con la mantención de las capacidades cognitivas y de aprendizaje. Por eso, la llamada “neurogénesis adulta” puede ser un factor importante para que una persona pueda ser autosuficiente en edades avanzadas de su vida.

En abril de 2018, la prestigiosa revista Nature publicó un artículo que, de inmediato, prendió las alarmas. Era un trabajo de un grupo liderado por el neurobiólogo mexicano Arturo Álvarez-Buylla, quien aseguraba que la neurogénesis adulta era casi inexistente en el cerebro de los primates, grupo al que pertenecen los humanos. Sin embargo, un mes después, un estudio de investigadores del Departamento de Psiquiatría de la Universidad de Columbia afirmó haber encontrado, en humanos sanos, células capaces de proliferar y mantener su número dentro de un área del cerebro, ligada al hipocampo, llamada “giro dentado anterior”.

Esta discrepancia entre dos resultados no es nueva en esta materia. En 1901, la doctora Alice Hamilton –la primera profesora mujer de la Universidad de Harvard– reportó el hallazgo de procesos de mitosis o división de células en los cerebros de ratas adultas. Ella mencionó que, con los métodos con que contaba entonces, no podía saber de qué tipo de células cerebrales se trataba –si neuronas o glías– pero sí podía dar cuenta del proceso y de que este decrecía con la edad.

Pocos años después, en 1914, el premio nobel de Medicina Santiago Ramón y Cajal –considerado el “padre” de la neurociencia– publicó el segundo volumen de su libro Estudios sobre la degeneración y regeneración del sistema nervioso, en el cual señala que no se puede asegurar la presencia de neurogénesis o regeneración espontánea en el sistema nervioso de mamíferos adultos, a diferencia de lo que ocurre en los reptiles y los anfibios. Él atribuía esta pérdida de la capacidad de regeneración neuronal a la historia evolutiva de las especies mamíferas. Sin embargo, llamó a los científicos a estudiar sus causas.

No fue sino hasta 1962 que se llegó a las primeras pruebas de neurogénesis adulta. Joseph Altman, un investigador del Massachusetts Institute of Technology (MIT), inyectó marcadores que se incorporan al ADN durante la división celular y encontró células que se habían replicado. Lo interesante es que, por su ubicación, estas podían corresponder a neuronas y no a glías, como se pensó sobre el trabajo de Alice Hamilton, 61 años antes. Y casi cuarenta años después del trabajo de Altman, en 1999, Elizabeth Gould, investigadora de la Universidad de Princeton, encontró las mismas señales en la corteza cerebral de macacos, dando cuenta de que este proceso de neurogénesis adulta podría estar relacionado con mejores habilidades cognitivas en los animales.

Desde hace casi treinta años que los científicos cuentan con mejores técnicas para detectar la neurogénesis adulta, por lo que ya es considerada como un hecho para algunos animales. ¿Por qué entonces este punto sigue provocando polémica? ¿Por qué el estudio de Arturo Álvarez-Buylla concluyó que la neurogénesis en el cerebro de primates adultos era casi inexistente? En su investigación publicada en abril de 2018 se consignó que la neurogénesis en humanos va disminuyendo a lo largo de la vida. Esta baja es bastante notoria a partir de los trece años de edad, por lo que podemos relacionar este descubrimiento con que los niños aprenden mucho más rápido y con que, a medida que envejecemos, nos cuesta más adquirir nuevos conocimientos.

Un mes después de la publicación de Álvarez-Buylla en la revista Nature, el grupo del Departamento de Psiquiatría de la Universidad de Columbia, Estados Unidos, liderado por J. John Mann, analizó 1.400 cerebros de personas fallecidas, descartando aquellos de quienes tenían antecedentes cardíacos o que consumían ciertos medicamentos o drogas, eliminando así el efecto que estas condiciones podrían tener para la neurogénesis. Tras este riguroso análisis, se seleccionó veintiocho cerebros de personas de entre 14 y 81 años de edad. En ese trabajo, se observó que la neurogénesis y la angiogénesis (capacidad de regenerar vasos sanguíneos) solo se encontraron en un área específica del cerebro: la parte anterior del giro dentado. Según ese hallazgo, esta corresponde a la zona donde se observa mayor nacimiento de neuronas y a la única que se mantendría activa a lo largo de la vida humana.

Por su parte, el estudio de Álvarez-Buylla indica que la neurogénesis se reduce a “casi imperceptible” en la adultez humana, ya que trabaja con un criterio muy estricto para evitar considerar como precursor algo que podría no serlo. Frente a los trabajos que han dado cuenta de neurogénesis en el giro dentado del hipocampo, manifiesta cautela. “Se han encontrado neuronas con marcadores asociados a células nuevas, pero estos marcadores también pueden permanecer en las células por muchos años”. Alude a que estas pueden ser neuronas de “lenta maduración”. Para él, aún no está claro si en los mayores se siguen generando nuevas neuronas. Pero, agrega, esto no es un tema zanjado y aún “queda mucho cerebro en humanos por estudiar”.

Un punto en común entre el estudio de Álvarez-Buylla y el de J. John Mann es que ambos muestran que la neurogénesis se reduce con la edad. Si nos centramos en el segundo trabajo, veremos que los seres humanos sí tenemos neurogénesis adulta pero que los efectos ambientales podrían afectarla, como ciertos medicamentos, drogas, alcohol o tabaco.

GLOSARIO

Células gliales o glías: son células del sistema nervioso que colaboran con las neuronas; les proporcionan los nutrientes necesarios para su funcionamiento; producen mielina, sustancia que aísla y protege a las fibras nerviosas; regulan la neurotransmisión y limpian los desechos, entre otras cosas.

Descubren la fábrica de sueñosFelipe Tapia

La Biblia está llena de pasajes en los que Dios se comunica con los hombres a través de los sueños. José de Egipto pudo salvar de la hambruna a ese país al interpretar los sueños con vacas gordas y flacas del Faraón. Y otro José, el de Nazaret, recibió mientras dormía un mensaje del ángel Gabriel: María, su mujer, esperaba un hijo del Espíritu Santo. Varios siglos después, Sigmund Freud, el creador del psicoanálisis, dio otro sentido a los sueños: son mensajes del inconsciente de cada persona; y, a través de su análisis, pudo llegar al diagnóstico y la cura de distintas patologías mentales.

Los sueños han intrigado, e inspirado, a la humanidad desde siempre. Y el mundo de la ciencia no escapa a la atracción que provoca este misterio de la mente. Desde la neurociencia, por ejemplo, se han realizado cientos de estudios que buscan explicar su origen y su función.

En los años cincuenta hubo un hallazgo muy importante que definió el correlato cerebral del sueño. Se realizó midiendo la actividad eléctrica del cerebro de personas dormidas a través de un electroencefalograma. Así, se descubrió que había dos etapas durante este proceso de descanso: el “sueño no-REM” y el “sueño REM”. Estos nombres vienen de la expresión “movimiento ocular rápido”, cuya sigla en inglés es REM. En el primero, la persona dormida está inmóvil, desconectada del ambiente y no tiene ningún tipo de experiencia consciente; en el segundo, la persona está igualmente inmóvil y sin experiencia consciente, pero tiene movimientos rápidos de los ojos, aunque estén cerrados, y una actividad cerebral similar a la de alguien que esté despierto.

Luego, se observó que, si una persona era despertada durante la etapa REM, ella reportaba que había estado soñando hasta ese momento. Esto permitió concluir que entrar en esa fase equivalía a estar soñando.

Sin embargo, hoy se sabe que esto no siempre es así y que hasta un setenta por ciento de las personas despertadas durante la etapa no-REM sí reporta sueños. Y, aunque en menor proporción, hay individuos que no los informan durante la fase REM. Es por esto que un equipo de científicos liderados por Francesca Siclari, del Departamento de Psiquiatría de la Universidad de Wisconsin, Estados Unidos, investigó en detalle la actividad eléctrica cerebral durante el sueño, utilizando un electroencefalograma de alta densidad que permite identificar las zonas activas con mayor precisión.

Se despertó a los participantes del estudio varias veces durante la noche, lo que permitió clasificarlos en tres grupos: lo que soñaron algo y lo recuerdan; los que soñaron, pero no recuerdan los detalles; y los que no soñaron. A los que soñaron se les pidió que describieran el tipo de sueño, si incluía experiencias sensoriales o no; y su contenido, si había interacción con otras personas, lugares, sensaciones o emociones. El siguiente paso fue relacionar esa información con los datos obtenidos por el electroencefalograma. Para ello, se clasificó la actividad cerebral en dos tipos: una de alta y otra de baja frecuencia.

La actividad de baja frecuencia, que corresponde a ondas amplias y lentas en el electroencefalograma, se relaciona con disminución de la actividad y la capacidad de comunicarse entre distintas áreas cerebrales, siendo este el tipo de onda que se observa, por ejemplo, en personas inconscientes. Por eso, era esperable que este tipo de registro disminuyera en áreas que estuvieran haciendo algún tipo de trabajo activo, en especial si requería intercomunicación entre distintas áreas cerebrales.

Cuando se hizo una comparación entre las personas que reportaron sueños y las que no, se descubrió que una diferencia constante era la disminución de las ondas amplias y de baja frecuencia en una “zona activa”, ubicada en una parte superior lateral y posterior de ambos lados del cerebro. Por eso, se pensó que esta zona estaría realizando un mayor trabajo en todas las personas que soñaron algo, independiente de si recordaban el sueño o no y de si había ocurrido durante las etapas REM o no-REM.

Por otro lado, la actividad de alta frecuencia, que corresponde a ondas rápidas y de corta duración en el electroencefalograma, está relacionada al aumento de la actividad neuronal y es el tipo de onda que se observa en las personas despiertas, en especial en áreas que realizan mucho trabajo, como las que procesan la información visual. Cuando se comparó esta actividad en los dos grupos de personas, se constató que quienes soñaron tuvieron un aumento de trabajo en la “zona activa” del cerebro, pero también que este se extendía a otras zonas de la corteza cerebral, hacia arriba y hacia adelante.

Para comprender el funcionamiento de estas “zonas extra”, los investigadores se fijaron en los contenidos de los sueños de los participantes. Y constataron que estas áreas “extra” tenían una directa relación con lo soñado. Por ejemplo, un sueño que incluía rostros de personas se asociaba a la actividad de la zona llamada “facial fusiforme”, que es la encargada del reconocimiento de las caras; o, si el sueño involucraba movimiento, se activaba el surco temporal posterior, a cargo de la percepción del movimiento corporal.

Este trabajo permitió determinar la existencia de un área principal, en la zona parieto-occipital del cerebro que, al activarse, produce el inicio del sueño; y que el resto de las regiones involucradas dependerá del contenido del sueño.

Tomando en cuenta estos resultados, los científicos generaron un algoritmo predictivo que, según los niveles de alta y baja frecuencia de la “zona activa”, pretendía determinar si la persona estaba soñando o no. Tras conocer la respuesta de los participantes al ser despertados, se advirtió que el algoritmo acertó en el 87 por ciento de los casos, siendo mejor para predecir la presencia de un sueño que su ausencia.

Este estudio nos acerca un poco más a la comprensión de este misterioso fenómeno, ya que nos muestra los procesos cerebrales involucrados en él. Pero aún queda un largo camino para entender el sentido de los sueños y si es verdad que nos quieren decir algo.

La posibilidad de crear nuevas neuronas se hace realidadEnrique García

Pese a que ganó el premio Nobel en 1906, al español Santiago Ramón y Cajal le costó, en sus inicios, hacerse oír por sus colegas de otros países europeos. Durante un congreso de la Sociedad Anatómica Alemana, en 1889, debió coger del brazo a más de un científico alemán para hacerlo mirar en su microscopio y poder explicarle –en francés, el único idioma que sabía aparte del castellano– lo que había descubierto: nada menos que la existencia de las neuronas. Este precursor de la neurociencia fue ganando respeto poco a poco entre sus pares y hoy se sabe que tenía la capacidad de ver e interpretar cosas que los demás no veían. Con el tiempo, gran parte de sus ideas e intuiciones han sido demostradas gracias a los avances de la ciencia.

En 1896, por ejemplo, advirtió que en el organismo existían dos tipos de células: las no especializadas, o indiferenciadas, capaces de regenerar los tejidos, y las células adultas, que no podían retornar a un estado embrionario. Él fue uno de los primeros científicos que, aunque sin ponerle ese nombre, abordó el concepto de células madre y, luego, el de la regeneración del sistema nervioso.

La medicina regenerativa aplicada al cerebro ha tenido un gran desarrollo desde entonces, poniendo en jaque la tradicional creencia de que las neuronas que mueren producto de un traumatismo, el envejecimiento o una enfermedad, no podían ser reemplazadas.

La génesis de un ser humano comienza a partir de dos células: el espermatozoide y el óvulo. Ambos se fusionan para formar un ovocito y, a partir de este, se crean los más de 250 tipos celulares que conforman nuestro organismo. La generación de toda esta diversidad tiene lugar a partir de unas pocas células a las que se ha llamado “madre” o “progenitoras”. Hasta 2006 se pensaba que este proceso solo podía ocurrir en un sentido. Luego surgió la pregunta: ¿es posible dar marcha atrás y obtener células parecidas a las originales o progenitoras?

En 2006, un equipo liderado por el doctor Shinya Yamanaka descubrió la existencia de unos factores de transcripción (proteínas que se unen al ADN y permiten su expresión) que, una vez introducidos en una célula adulta y diferenciada, provocaban un proceso de reprogramación de esta, haciendo que se convirtiera en una célula madre “pluripotente”, capaz de generar una gran diversidad de tejidos diferentes. Desde entonces, esta técnica de reprogramación descrita por Yamanaka se ha aplicado en el estudio de numerosas patologías, como las enfermedades neurodegenerativas y los traumatismos craneanos.

Uno de los trabajos que aplicó esta técnica es el que publicó la revista Neuron en 2019. Se trata de un conjunto de experimentos realizados por Nicola Matuggini y Riccardo Bocchi con ratones modificados genéticamente, en los que se exploró la posibilidad de convertir en neuronas a los astrocitos que rodean una lesión en la corteza cerebral, por medio de la reprogramación celular. Los astrocitos son un tipo de células gliales o glías, que apoyan a las neuronas, entre otras importantes funciones, y que son capaces de expresar diferentes genes, según la posición que ocupen en el cerebro.

Para la reprogramación celular de los astrocitos, se emplearon tres tipos de virus distintos y se analizaron los resultados obtenidos por cada uno de ellos. Dichos vectores virales contenían un factor de transcripción llamado Neurogenina 2, que en un laboratorio es capaz de convertir a los astrocitos en neuronas. Sin embargo, cuando este mismo proceso se aplicó en un animal vivo, fue muy poco eficaz y se logró un número muy pequeño de neuronas. Para superar esto, se combinó la Neurogenina 2 con otro factor de transcripción llamado Nurr1. Se observó, entonces, que la combinación de ambas proteínas mejoraba sustancialmente los resultados y se obtenía una mayor cantidad de astrocitos que se transformaban en neuronas.

Luego, se analizaron las neuronas que provenían de los astrocitos para evaluar su capacidad de integrarse al resto de la corteza cerebral. Y se observó que estas expresaban los mismos genes que sus neuronas vecinas y que las que estaban en ese lugar antes de la lesión. Por último, se estudió la relación de estas nuevas neuronas con sus vecinas a través de una técnica de electrofisiología que analiza las corrientes eléctricas en las uniones entre las células para estudiar si hay comunicación entre ellas. El resultado determinó que las nuevas neuronas eran reconocidas por sus vecinas como si fueran originarias de ese lugar.

En suma, se observó que las nuevas neuronas, creadas a partir de los astrocitos, eran capaces de reconstruir los circuitos neuronales dañados por una lesión. Esto podría permitir recuperar funciones cerebrales perdidas o dañadas y abrir esperanzas a la curación de enfermedades hasta ahora sin tratamiento.

La reprogramación directa de las células gliales representa una estrategia prometedora a la hora de reparar daños cerebrales, lo que abrirá, en un futuro no muy lejano, la posibilidad de regenerar regiones de la corteza que hayan sufrido lesiones o traumatismos. Sin embargo, aún está pendiente afinar más esta técnica para que pueda ser usada en la práctica clínica.

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