31 diciembre 2009

Ratones insomnes con variación del gen DEC2 de personas insomnes.

Variación gen que permite que cierta gente se las arregle con menos horas de sueño fue transferido para crear ratones insomnes.

ScienceDaily (Sep. 17, 2009) - Investigadores de la Universidad de California, San Francisco (UCSF) y de la Universidad de Stanford lograron identificar una variación genética en seres humanos, que también han desarrollado en modelos de ratón, que permite a un número poco común de personas dormir menos que otros. El tabajo, publicado en la edición del 13 de agosto de la revista Science, describe cómo una variación genética en personas que parecen necesitar dormir sólo seis horas -en comparación con la frecuencia recomendada de 7 y media a ocho horas- fue colocada en ratones para crear una colonia de roedores "insomnes". Tal como los seres humanos que poseen la variación genética DEC2, los ratones que recibieron la variante del gen parece funcionar normalmente a pesar de tener menos horas de sueño que un grupo control que no tiene la variación del gen DEC2.

"Todos somos diferentes en muchos sentidos, y el sueño es uno de ellos", dijo Christopher R. Jones, MD, Ph.D., profesor asociado de neurología en la Facultad de Medicina,  y co-autor del estudio "There may be some people who can function more productively with less sleep."

El descubrimiento surgió después de que una señora de 68 años de edad se puso en contacto con colaboradores de Jones para ser voluntaria en una investigación del sueño, diciéndole que tenía un despertar inusualmente temprano por la mañana. Tanto la mujer como su hija se van a dormir entre las 10 y las 10:30 pm y despiertan entre las 4 y las 4:30 de la mañana. Sin embargo, sus 18 horas despiertas no les afectan su nivel de energía o la capacidad para funcionar.

"La madre es muy enérgica y muy activa", dijo Jones. "De hecho, hace que me sienta cansado de escuchar acerca de las actividades que hace cada día". La mujer acababa de regresar de un crucero de 50 días, baila varias noches a la semana, y juega cartas todos los días. Intrigado por la capacidad de la mujer para funcionar con menos horas de sueño. Jones examinó el ADN de la mujer y determinó la variación DEC2. Los investigadores, dirigidos por Ying Ying y El-Hui Fu, transfirieron el "insomnio" mediante una variación genética en ratones hasta crear una colonia para el estudio.

Nobuhiro Fujiki, investigador de Stanford y sus colegas, se dedicaron a la delicada tarea de  medición del sueño entre los ratones insomnes. Los investigadores hicieron un seguimiento cuando los ratones estaban dormidos, y luego cuando era interrumpido su ciclo de sueño para ver cómo les afectarían. Incluso con menos horas de sueño, los ratones "insomnes" eran más activos que un grupo de ratones control que no tienen la variación DEC2. Esto lo determinaron  controlando el tiempo que ambos grupos de ratones pasaban corriendo dentro de las ruedas de sus jaulas: el grupo insomne gastó un promedio de 1 ½ horas más en mover las ruedas que el grupo control.

Este aumento de actividad planteó la cuestión de si los ratones insomnes dormían más profundo que los controles. Pero el grupo de Stanford hizo un seguimiento de su sueño y se encontró que no era más profundo que el del grupo de control. El estudio comienza a arrojar más luz sobre dos aspectos relacionados del sueño: el reloj biológico que permite a la gente dormir en armonía con el ciclo de día y noche y el homeostato del sueño corporal, un mecanismo del cerebro que registra el tiempo que las personas están despiertas y dormidas. Genes como el DEC2 se encuentran tanto en el control homeostático y el reloj biológico. Sin embargo, algunos de los genes que trabajan en el control homeostático del sueño no parecen tener una función en el reloj biológico.

Para el futuro, Jones quiere estudiar más miembros de la familia de la señora que ya tiene 77 años. Un seguimiento genealógico ubicó a algunos de sus familiares en la zona de Eslovaquia, de Europa del Este, y Jones quiere estudiar cómo es posible que muchos tienen la variación del gen DEC2. También quiere explorar cuestiones tales como si la gente con variaciones del sueño son propensas a diferentes estados de ánimo y temperamentos que los que no lo tienen: ¿Tienen perspectivas más positivas o están deprimidos? ¿Son más impulsivos, qué podría explicar por qué duermen menos? "Hay un componente afectivo y emocional muy fuerte a la sensación de que siempre quieres hacer algo. Estas personas no se pueden imaginar no haciendo nada.", dijo Jones.



Traducido por Rubén Carvajal Santana

Logran por primera vez almacenar recuerdos en un cerebro muerto

ARIEL PALAZZESI - ABC de Madrid  (29-12-09)
Por primera vez, los neurólogos han conseguido almacenar información en un trozo de cerebro muerto. El experimento, efectuado por el profesor Ben Strowbridge de la Case Western Reserve University School of Medicine y publicado en la revista Nature, permitió a los científicos guardar datos en un trozo de hipocampo - la región del cerebro que se asocia con la memoria- conservado in vitro. Los datos permanecieron allí durante 10 segundos.
Hasta ahora, un cerebro muerto no era más que un gran montón de neuronas que habían dejado de funcionar. Los científicos acostumbran a guardar cerebros o partes de ellos para poder realizar experimentos destinados a conocer mejor su estructura. Todos estos análisis se hacen partiendo de la base de que se está trabajando sobre un trozo de tejido muerto y que éste no es capaz de realizar ninguna de las actividades que desarrolla mientras que está vivo. Sin embargo, puede que estén equivocados. En los últimos días, ha aparecido publicado un artículo en la prestigiosa revista Nature que da cuenta de cómo un grupo de neuronas pertenecientes a la región del hipocampo de una rata fueron capaces de almacenar información durante varios segundos, a pesar de pertenecer a un cerebro muerto y cortado en trocitos.
El profesor de neurociencia, fisiología y biofísica Ben Strowbridge y el estudiante de doctorado Phillip Larimer, lograron por primera vez en la historia guardar y recuperar información de un tejido cerebral almacenado in vitro. Esta es una técnica ampliamente utilizada para realizar experimentos en tubos de ensayos o en un ambiente controlado fuera un organismo vivo. En el caso del trabajo de Strowbridge y Larimer, el tejido pertenecía a la región del cerebro denominada hipocampo, que se sabe se encarga de almacenar los recuerdos. Como parte del experimento, fueron capaces de obtener un patrón de «actividades específicas en determinadas células del cerebro». Las células en cuestión se conocen como «células de musgo» (mossy cells) y forman parte del hipocampo.
Memoria del trabajo«Los neurocientíficos generalmente reconocen tres tipos de memoria: la declarativa, que se usa para recordar hechos o sucesos específicos; la de procedimiento, que sirve para recordar actividades como andar en bicicleta; y la de trabajo, que almacena la información en el corto plazo», explica Strowbridge. «En este experimento en particular, queríamos saber cuáles eran los circuitos específicos del cerebro que son responsables de la memoria de trabajo».
Utilizando el tejido cerebral de roedores, Strowbridge y sus colegas descubrieron que podían reproducir el funcionamiento de la memoria a través de la estimulación mediante electrodos. «El tejido cerebral muerto, aislado del resto del cuerpo, fue capaz de recordar de cuál de los dos electrodos utilizados procedía la estimulación», explica Strowbridge. «Esta información permaneció almacenada en el tejido durante 10 segundos, el mismo tiempo que se almacena naturalmente en los mamíferos, incluyendo seres humanos».
Strowbridge dice que «no es posible almacenar información en una sola célula, pero utilizando un trozo de cerebro realmente es posible implantar recuerdos» en un tejido muerto. Los experimentos acaban de comenzar. Es muy posible que esto sólo «funcione» en regiones del tejido cerebral muy específicas- como el hipocampo- y que hayan muerto muy recientemente. También deben ser conservados de una manera muy concreta. Es difícil predecir qué tipo de aplicación puede tener un descubrimiento como éste, pero no deja de ser curioso que el cerebro, aún muerto, pueda realizar alguna de sus funciones elementales.

Referencia:


Nature Neuroscience  Published online: 27 December 2009

Representing information in cell assemblies: persistent activity mediated by semilunar granule cells

Phillip Larimer1 & Ben W Strowbridge1

Here we found that perforant path stimulation in rat hippocampal slices evoked long-lasting barrages of synaptic inputs in subpopulations of dentate gyrus mossy cells and hilar interneurons. Synaptic barrages triggered persistent firing in hilar neurons (hilar up-states). We found that synaptic barrages originate from semilunar granule cells (SGCs), glutamatergic neurons in the inner molecular layer that generate long-duration plateau potentials in response to excitatory synaptic input. MK801, nimodipine and nickel all abolished both stimulus-evoked plateau potentials in SGCs and synaptic barrages in downstream hilar neurons without blocking fast synaptic transmission. Hilar up-states triggered functional inhibition in granule cells that persisted for more than 10 s. Hilar cell assemblies, identified by simultaneous triple and paired intracellular recordings, were linked by persistent firing in SGCs. Population responses recorded in hilar neurons accurately encoded stimulus identity. Stimulus-evoked up-states in the dentate gyrus represent a potential cellular basis for hippocampal working memory.

26 diciembre 2009

Papel del inconsciente en la toma de decisiones

 Este es un artículo en japonés del cual se dispone el abstract en PubMed. Está publicado por Watanabe K (2009) como "Others behind action, emotion, and decision) en Brain Nerve Dec;61(12):1413-8.

Las acciones humanas, las emociones y la toma de decisiones son producto de complejas interacciones entre procesos explícitos e implícitos en los distintos niveles de escalas espaciales y temporales. Aunque puede que no sea posible obtener los datos experimentales para toda la complejidad de los procesos del comportamiento humano y emocional en nuestra vida cotidiana, los estudios recientes han investigado los efectos de los contextos sociales en las acciones, las emociones y la toma de decisiones, estos estudios incluyen los de la los campos de la psicología experimental, la ciencia cognitiva y la neurociencia. En este artículo se analizan varios estudios empíricos que ilustran cómo nuestras acciones, emociones sociales, y la toma de decisiones se ven influidas por la presencia de implícitos externa, en lugar de factores internos, en particular por la presencia de otros individuos. Los siguientes son los principios fundamentales identificados. (1) el contagio del comportamiento inconsciente: Las personas tienden a imitar las acciones de otros. Esta tendencia se produce inconscientemente, incluso cuando el observado y el a-ser-no están relacionados con los movimientos ejecutados en diversos niveles y aspectos de comportamiento (por ejemplo, de comportamiento ritmo y velocidad). (2) sustratos neurales de las emociones sociales: Varios emociones sociales, incluida la admiración, la compasión, la envidia y el mal ajeno, están representados en las redes neuronales que son similares a los de los procesos básicos de emocional. (3) la naturaleza evasiva de toma de decisión humana: las personas tienden a sobreestimar su impresión subjetiva de la propia reacción emocional y en la previsión de la reacción afectiva a los eventos en el futuro, a pesar de que el poder predictivo de información de grupo de pares es mucho mayor en este sentido. Las personas rara vez son conscientes de la disociación entre su elección y acciones previstas  y están dispuestos a dar explicaciones elaboradas para las elecciones que, de hecho, no hizo. El uso de estos ejemplos empíricos, Watakabe ilustra la influencia considerable de los procesos inconscientes en las acciones humanas, las emociones y la toma de decisiones.
Traducido por Rubén Carvajal Santana

18 diciembre 2009

Neuronas individuales del cerebro responen a personas y objetos específicos

Investigadores localizaron células individuales del cerebro, las cuales responden a personas y objetos específicos. Por Laura Sanders. 21 de noviembre de 2009
Traducido por: Lolimar Oropeza – Estudiante de Idiomas Modernos IUTAV
Chicago – El club de fan de la actriz Halle Berry está desarrollando una neurona a la vez. Luego de investigar la actividad de neuronas individuales del cerebro humano, los científicos han descifrado cuáles de estas neuronas se desenfrenan por superestrellas como la popular actriz Halle Berry. Un estudio reciente muestra que las personas pueden activar esas células selectivamente. Según un resumen realizado por los investigadores: “Este estudio es la primera demostración de la habilidad humana para controlar la actividad de las neuronas individuales”.
Moran Cerf, del Instituto Tecnológico de California, ubicado en Pasadena presentó los resultados de este estudio el 19 de octubre en la reunión anual de la Sociedad para la Neurociencia, (SfN por sus siglas en inglés)Dichos estudios podría ayudar a los investigadores a entender de qué manera cada neurona responde a los estímulos externos.
Christoph Weidemann de la Universidad de Pensilvania, quien estudia la forma como el cerebro procesa la información comenta que: “Este tipo de trabajo nos da algunas pistas acerca de lo que sucede en el cerebro. Es un hecho asombroso que el cerebro tenga sentido de la entrada de información y a la vez reconozca tanto objetos como personas.
El nuevo estudio fue llevado a cabo en personas con epilepsia. Previamente se les implantó electrodos intracraneales, con la finalidad de monitorear dónde se originaban los ataques. Los investigadores usaron estos mismos electrodos para monitorear la actividad de las neuronas individuales en un área del cerebro llamada el lóbulo temporal medial. Esta área es importante para la memoria, atención y percepción, según Cerf; tres de las cosas que más nos preocupan.
Antes de comenzar el experimento, les mostraron a los voluntarios imágenes de personas, objetos y sitios conocidos, estas imágenes fueron escogidas con base en extensas entrevistas acerca de las preferencias de los pacientes. Las fotos incluían imágenes de Bill Clinton, Michael Jackson y Venus Williams entre otros.
Cerf declaró  en su presentación: “Esperamos localizar neuronas en el cerebro de estos pacientes, que respondan selectivamente a alguno de esos conceptos”. Los investigadores encontraron en cada paciente alrededor de cinco neuronas que se activaban cuando el paciente miraba a cierta persona u objeto. Por ejemplo; una persona puede tener una neurona Halle Berry, Marilyn Monroe, Torre Eiffel, Michael Jackson o una neurona araña.
Una vez que esas neuronas fueron identificadas, los investigadores quisieron saber si los pacientes podían controlarlas al pensar en esa persona u objeto. Para esto, Cerf y sus colegas conectaron los electrodos de neuro detección a una computadora, la cual desplegaba imágenes que representan el pensamiento de la persona. Cuando la neurona Marilyn Monroe de un paciente se activara entonces la pantalla mostraría esta misma imagen.
Para saber de qué forma los pacientes controlaban las neuronas individuales, los investigadores organizaron lo que ellos llaman el experimento de desvanecimiento, el cual es como una competencia entre dos neuronas diferentes. Una de las versiones del experimento involucró una neurona que respondió a Josh Brolin, estrella de cine de la película Goonies y otra neurona que respondió a Marilyn Monroe. Al principio, se le mostró al paciente una imagen híbrida superpuesta de estas dos estrellas. Cuando se le solicitó a la persona que pensara en Josh Brolin, los electrodos grabarían esa actividad neuronal y enviarían la información a la computadora, dando como resultado que la imagen de Marilyn Monroe se desvaneciera y la imagen de Josh Brolin se iluminara. El experimento terminaba al cabo de diez segundos o cuando se reflejaba solamente una de las dos imágenes. 
Los investigadores determinaron que del total de diez pacientes que realizaron este experimento, todos enviaron las imágenes satisfactoriamente entre un 60 y un 90 por ciento de las veces. A medida que el experimento avanzaba los pacientes lograban controlar mejor las neuronas. Los científicos aún están lejos de descifrar los pensamientos más íntimos de las personas. Al respecto Weidemann comenta “Cuando hablamos sobre lectura del pensamiento, existe una tendencia a pensar en la novela "1984" y en todas sus aspectos negativos. Nuestro interés es entender los procesos cognitivos”
Comprender mejor la forma como el cerebro codifica la información podría ser útil al momento de construir equipos que sean controlados directamente por el cerebro humano. Al final, estos dispositivos ayudarían a las personas cuadrapléjicas a comunicarse. 

29 noviembre 2009

Neuroeconomía y Economía endocrinológica

Traducido por Rubén Carvajal Santana
Entre el 20 y el 21 de noviembre se celebró un taller sobre "Neuroeconomía y Economía  endocrinológica", en la Universidad de California - Davis que, según sus organizadores, fue un evento que reunió por primera vez a expertos en neurociencia, economía y fisiología hormonal. La Neuroeconomía ha surgido como un nuevo campo en los últimos años, donde economistas y neurólogos han utilizado la tecnología de escaneo del cerebro, como la resonancia magnética funcional, para investigar cómo las personas toman decisiones. 
"Tanto los economistas como los neurocientíficos se han encontrado problemas similares, pero lo han atacado desde diferentes direcciones", dijo el organizador del taller, Burkhard Schipper, profesor asistente de Economía en la Universidad de California Davis.
Las investigaciones con voluntarios, sometidos a un simple juego que involucra riesgos y recompensas, mientras que su actividad cerebral es registrada con un escáner cerebral, han sido capaces de ver qué áreas del cerebro están activadas como las personas toman decisiones económicas. Sin embargo, los economistas han carecido de un cuerpo de teorías para conectar lo que sucede en el cerebro a la teoría económica más amplia. La teoría neuroeconómica es una área de estudio relativamente nueva, que fue uno de los temas de este taller. Otra área nueva, Economía endocrinológica  (que estudia cómo las hormonas como la testosterona y el estradiol afectan el comportamiento económico), también fue tema de estas conferencias. En el taller, Coren Apicella, investigadora en la Universidad de Harvard, habló sobre cómo los niveles de testosterona afectan el riesgo de la toma de tareas. Schipper habló de su trabajo reciente sobre cómo el ciclo menstrual influye en la toma de riesgos en una subasta-juego de ofertas.
Los participantes del taller también se ocuparon de cómo la genética contribuye a las decisiones económicas, incluyendo una presentación por el estudiante graduado David Cesarini, del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), de las inversiones de pensiones por los gemelos idénticos y no idénticos.
El taller está apoyado por la Universidad de UC Davis de Ciencias y Letras, el Departamento de Economía y el Instituto de Asuntos Gubernamentales. Es co-patrocinado por la Fundación de la Familia Levine de Greenwich, Connecticut. La fundación, creada por Jay Levine, el ex alumno de la UC Davis, y su esposa Tammy, proporciona fondos para apoyar la misión del Departamento de Economía, incluidos los invitados y talleres.  Fuente: http://www.medicalnewstoday.com/articles/171661.php


Economics, Neuroscience And Hormones Workshop

27 noviembre 2009

Marcapasos cerebral podría servir para tratar la depresión y el síndrome obsesivo compulsivo

El envío de descargas eléctricas en el cerebro a través de un "marcapasos cerebral" ya ha dado lugar a avances espectaculares, como el rescate de un hombre que se encontraba en estado vegetativo durante seis años, sin embargo una nueva investigación podría permitir que esta técnica pueda ser usada como un tratamiento común para trastornos como la depresión y el Síndrome Obsesivo Compulsivo (SOC). 
Investigadores de la Cleveland Clinic, Massachusetts General, Escuela Médica de Harvard y Brown Medical School implantaron marcapasos cerebrales (Medtronics) en 17 personas que sufrían de depresión y les hicieron un seguimiento durante un año, y encontraron mejorías significativas en sus estados de ánimo, así como el funcionamiento social y ocupacional, mientras que 26 pacientes con SOC fueron seguidos por tres años y también mostraron "una marcada mejoría." Los resultados se presentaron en la American Association of Neurological Surgeons en Chicago, y los ensayos clínicos se programaron desde 2008. 

La mente es un espejo. ¿De qué forma los invidentes “ven” las acciones de los demás?

Por Mary Bates
10 de noviembre de 2009
Traducido por Lolimar Oropeza – Estudiante de Idiomas IUTAV

Hace diez años el descubrimiento de “neuronas espejo” en el cerebro de monos sacudió a la comunidad neurocientífica. Las neuronas espejo son células que se encienden cuando un mono lleva a cabo una tarea específica y cuando observa a otros realizar la misma tarea. Con la identificación de circuitos de igual comportamiento en células humanas, hubo mucha especulación acerca del papel que dichas neuronas jugarían en fenómenos tales como: la imitación, la adquisición del lenguaje, el aprendizaje por observación, la empatía y la teoría  de la mente.
Distintos grupos de investigación han observado indirectamente a través del uso de imágenes por resonancia magnética funcional (IRMf), la actividad de circuitos de neuronas espejo en humanos, esta tecnología permite a los científicos comparar los cambios del flujo sanguíneo en áreas específicas del cerebro, en particular el comportamiento y operaciones mentales. Los experimentos usando esta tecnología han demostrado que existe mayor activación en el sistema espejo humano cuando las personas observan movimientos con los cuales están familiarizados. Por ejemplo; Los bailarines profesionales presentaron mayor actividad en los circuitos espejo cuando observaron pasos de sus rutinas de baile en comparación con los movimientos de un tipo de baile distinto.
Estudios del sistema de espejo humano también han revelado que puede ser activado por acciones sonoras, en ausencia de alguna pista visual. Mientras que la evidencia sugiere que al escuchar, se pueden activar las neuronas espejo tanto como con al mirar. Aún no está claro si los estímulos auditivos evocan las imágenes visuales que luego el sistema espejo recluta. Estos estudios no determinaron si un sistema visual funcional era un prerrequisito necesario para el desarrollo del sistema espejo.

Emiliano Ricciardi y Pietro Pietrini junto a sus colegas de la Universidad de Pisa abordan directamente este tema en su reciente ensayo en la revista The Journal of  Neuroscience. Para determinar si el sistema espejo se desarrollaba de forma normal y funcional en individuos sin experiencia visual, este grupo de investigadores realizó IRMf a sujetos sin ningún impedimento visual y a personas con ceguera congénita, quienes nunca habían tenido una experiencia visual. El equipo de resonancia se encendía mientras las personas escuchaban los sonidos de diferentes acciones manuales (tales como cortar papel con una tijera, y martillar) y como control sonidos ambientales como una tormenta.  Además de esto, se les pidió que imitaran con sus manos las mismas acciones que habían escuchado mientras estaban en el equipo de resonancia. Las personas sin impedimento visual completaron una versión visual adicional de los estímulos en los cuales vieron movimientos de las acciones que se ejecutaron con las manos y realizaron las imitaciones.
Ricciardi Pietrini y sus colegas reportaron patrones similares de activación neuronal en individuos sin impedimentos visuales cuando escuchaban y miraban acciones con las cuales estaban familiarizados. En individuos con ceguera congénita reportaron activación neuronal al escuchar dichas acciones. En comparación con los sonidos ambientales, las acciones sonoras provocaron actividad cerebral en el córtex premotor, temporal y parietal, principalmente en el hemisferio izquierdo. Todas las personas mostraron actividad neuronal en el cortex motor, premotor y somatensorial, en ambos lados del cerebro cuando se ejecutaron las acciones de imitación. La región donde coinciden las áreas que fueron activadas al escuchar los sonidos y al imitarlos es identificada como el sistema espejo. En este caso el sistema espejo era un circuito cortical que incluyó las regiones premotor, temporal y parietal en el hemisferio izquierdo.
Al escuchar los sonidos ambientales no se activó el sistema de espejo en ninguno de los dos grupos estudiados, contrario a esto, ambos grupos presentaron incremento en la actividad neuronal espejo como respuesta a sonidos que le eran familiares. Los resultados de este estudio aclaran que la experiencia visual no es necesaria para el desarrollo y funcionamiento del sistema espejo. Las personas con ceguera congénita   mostraron activación de los circuitos espejo como respuesta a las acciones sonoras en las mismas áreas del cerebro que se activaron como respuesta a los estímulos tanto visuales como auditivos en personas sin impedimentos visuales. Los autores concluyen que el sistema espejo humano también puede desarrollarse sin estímulos visuales además de ser capaz de procesar información sobre acciones generadas por otras modalidades sensoriales.
En esencia, cuando las personas ciegas escuchan las acciones de otros, usan el mismo circuito de áreas corticales del cerebro que usan las personas sin problemas visuales  cuando observan tales acciones. Esto encaja en lo que ya sabemos sobre cómo algunas regiones del cerebro son usadas para diferentes propósitos por las personas invidentes. Por ejemplo; las personas con ceguera congénita dependen de las áreas en el cortex visual para adquirir información sobre la forma de un objeto, además deben usar otros sentidos como el tacto y el oído. Tal como Ricciardi, Pietrini y sus colegas señalaron, el reclutamiento de las áreas visuales del cerebro para el reconocimiento no visual en personas ciegas de nacimiento indica que no se requiere ni la experiencia visual ni la imagen visual para formar una representación abstracta de los objetos.

Relación de la variación genética del receptor de oxitocina con la empatía y el estrés.

Variación genética asociada con la empatía individual y los niveles de estrés.
Science Daily. 17 de noviembre de 2009
Traducido por: Lolimar Oropeza (Estudiante de Idiomas Modernos - IUTAV)
     Un grupo de investigadores ha descubierto una variación genética que podría influir en nivel de empatía de una persona y en la forma como esa persona reacciona ante el estrés. En un primer estudio, una variación en el receptor de la hormona/neurotransmisora llamada oxitocina fue vinculada a la capacidad que tienen las personas de deducir el estado mental de otros. Curiosamente esta misma variación genética también está relacionada con la reacción ante el estrés. Estos resultados podrían tener un impacto significativo al sumarse al conjunto de conocimientos sobre la importancia de la oxitocina y su relación con enfermedades como el autismo y los niveles nocivos de estrés.    

     Sarina Rodrigues, una profesora asistente de psicología en la Universidad Estatal de Oregón y Laura Saslow, una estudiante graduada en la Universidad de California, Berkeley, publicaron sus hallazgos sobre este tema en la revista “Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)”. Rodrigues afirmó que esta hormona ha sido vinculada significativamente con la afiliación social y con la reducción de los niveles de estrés. La oxitocina es un péptido segregado por la glándula pituitaria y controlada por el hipotálamo en el cerebro, también conocida por su papel en la reproducción (es importante para el trabajo de parto y para la lactancia materna), además de ser asociada con el reconocimiento social, la unión de parejas, la disminución de las respuestas emocionales negativas, la verdad y el amor. La profesora Rodrigues quien ha conducido estudios sobre el estrés en los seres humanos, realizó un estudio en 200 estudiantes universitarios de diversas razas y géneros, los participantes respondieron algunos cuestionarios y formaron parte de algunas sesiones de laboratorio.
     Las personas poseen una de las tres combinaciones de esta variación genética natural del receptor de la oxitocina, todas heredan una copia de este gen de parte de cada progenitor, por lo tanto, las tres posibles combinaciones etiquetadas son: alelos AA, AG y GG. El grupo genes de los AA y AG no fueron estadísticamente diferentes, así que fueron agrupados y comparados en cada estudio con el grupo de los GG.
     Rodrigues señaló que en cada ensayo se realizó una prueba estándar de reacción ante el estrés, la cual incluía ruidos escuchados directamente desde auriculares después de un conteo reflejado en una pantalla. La frecuencia cardiaca fue monitoreada a través de sensores a lo largo de cada sesión de laboratorio. En resumen se encontró que por lo general, las mujeres fueron más susceptibles a las pruebas de estrés, pero que ambos (tanto mujeres y hombres) pertenecientes al grupo del alelo GG mostraron un bajo incremento en la frecuencia cardiaca durante cada actividad en comparación con la frecuencia medida al principio de cada sesión de laboratorio.
     Uno de los estudios utilizados para medir la empatía incluyó la prueba “Lectura de la mente en los ojos (LMO)”, creada por Simon Baron Cohen (primo del actor y comediante Sacha Baron Cohen). Rodrigues declaró que esta prueba es usada comúnmente para distinguir la forma como los individuos pueden colocarse en el lugar de otras personas y sentir empatía, debido a que se mide qué tan bien puede el participante inferir el estado emocional de alguien a través de sus ojos. De acuerdo a lo señalado por la profesora Rodrigues, las mujeres llevan mejor a cabo esta prueba que los hombres, pero, se encontró una marcada diferencia en ambos sexos basada en la variación genética. Aquellas personas pertenecientes al grupo GG tuvieron 22.7% menos probabilidad de cometer errores al realizar la prueba “Lectura de la mente en los ojos (LMO)”
     Según la profesora, “la investigación anterior demostró que las personas con autismo reflejan menor puntuación en la medición de la empatía disposicional y conductual,  pero que, un aerosol nasal con oxitocina incrementó la puntuación en estas áreas. Nuestro estudio le otorga crédito a la afirmación de que esta variación genética de oxitocina influye en el proceso emocional y otras conductas orientadas”. Sin embargo,  advirtió que no se debe sacar conclusiones de los resultados del estudio, debido a que las características de este grupo no deberían ser trasladadas a cada individuo, porque hay muchas personas pertenecientes al grupo AA o AG quienes son empáticos y compasivos.
     “Yo misma realicé la prueba y a pesar de que no soy del grupo GG, me gustaría pensar que soy una persona compasiva y empática. Estos descubrimientos pueden ayudarnos a entender que algunos de nosotros nacimos con una tendencia a ser más empáticos y más sensibles al estrés que otros, además, deberíamos establecer contacto con aquellos que están naturalmente separados de las personas debido a la conectividad social y a los beneficios de pertenencia de cada uno.
     Natala Garcia, Oliver P. John y Dacher Keltner, junto a la Universidad de California en Berkeley contribuyeron con esta investigación la cual fue financiada por el Instituto Metanexus y el Greater Good Science, los estudios se llevaron a cabo en el laboratorio de Dacher Keltner.

17 noviembre 2009

Papel del gen FOXP2 en el desarrollo del lenguaje

Resultados genéticos revelan el papel que juega el gen FOXP2 en el desarrollo del lenguaje. La versión humana de esta proteína a diferencia de la versión del chimpancé modifica la actividad de 116 genes.
Por: Tina Hesman Saey Miércoles, 11 de noviembre de 2009 
Traducido por: Lolimar Oropeza (Estudiante Idiomas Modernos - Iutav)
     Los elocuentes humanos podrían deberle su capacidad de lenguaje a un astuto amigo. Un reciente estudio suministró más evidencia de que la versión humana de la proteína conocida como FOXP2 podría haber contribuido en la evolución del lenguaje.
     De acuerdo con las declaraciones hechas a la revista Nature, el 12 de noviembre del presente año por el neurogenetista Daniel Geschwind y su grupo de trabajo de la Universidad de California en Los Ángeles. Los chimpancés así como muchos otros animales tienen el gen FOXP2 pero la versión humana difiere en dos eslabones en la cadena de aminoácidos que constituyen la proteína. Los científicos imaginan que estos dos cambios en los aminoácidos no fueron simplemente superficiales, sino que por el contrario podría haber alterado la forma como el FOXP2 funciona, quizás preparando el camino para la evolución del lenguaje. Un  nuevo estudio revela que el gen humano FOXP2 comparado con la versión del chimpancé altera la actividad de 116 genes de células cerebrales manipuladas en recipientes de laboratorio. 

De los genes afectados, 61 mostraron mayor actividad en el gen humano FOXP2 que con la variante del chimpancé. Muchos de estos genes están involucrados en el desarrollo neural en la producción de colágeno cartílagos y tejidos blandos. Estos resultados indican que la proteína podría jugar un papel importante al formar tanto el cerebro como el aparato vocal que hace posible el habla. La versión humana de la proteína disminuye la actividad de 55 genes.

25 septiembre 2009

La memoria humana se parece a Google

Verónica Psetizki Montevideo. Los buscadores de páginas web rastrean información de igual forma que lo hacen las neuronas en el cerebro. A esa conclusión llegó el biofísico uruguayo Eduardo Mizraji, quien ganó el premio a mejor artículo de 2008 de la revista británica especializada International Journal of General Systems.

La investigación estudió cómo los buscadores de la web funcionan de la misma manera en que lo hace el cerebro.

Mizraji y su equipo, en la Facultad de Ciencias de la Universidad de la República, en Uruguay, estudiaron dos temas: uno neurocientífico y otro tecnológico y, por casualidad, vieron que existía un paralelismo.

Primero comenzaron estudiando cómo las redes de neuronas son capaces de engendrar las operaciones cognitivas del cerebro: pensar, idear, imaginar, razonar, enfocándose en las habilidades lingüísticas.

“Nos ha interesado estudiar cómo la memoria es capaz de empaquetar información por áreas temáticas; cómo es capaz de informarnos de qué tema está hablando una persona cuando escuchamos una conversación”, explicó el científico a BBC Mundo.

“Eso lo podemos hacer porque en nuestro cerebro tenemos algún sistema de información que logra identificar las palabras por áreas temáticas: están hablando del clima, de un tema de ciencias, de un tema político. La capacidad de clasificar temáticamente nuestro cerebro reside en nuestras memorias y ése es el tema central de nuestra investigación”.

¿Cómo buscan los buscadores?

Mizraji explicó que como usuario de la red de redes, le llamó la atención investigar hacia dónde evolucionarán los buscadores web.Mizraji estudió cómo las redes de neuronas son capaces de engendrar las operaciones cognitivas del cerebro.“Un buscador captura documentos en función de lo que a usted le interesa saber, de las palabras que usted pone. El desafío para los ingenieros es cómo emparentar palabras que son sinónimos. Por ejemplo, si usted pone “ser humano” y “persona” puede ser que los documentos vinculados a uno y otro sean documentos emparentables, a pesar de que las letras que componen ambas palabras sean distintas”, indicó.

En su investigación, el científico comprendió que los ingenieros hallaron la forma de resolver ese problema de la misma manera en que lo hace el cerebro.

La importancia de esta investigación es que colabora en la comprensión de cómo funcionan los colectivos de neuronas, cómo éstas se comunican entre sí, un terreno que, según explicó Mizraji, está en gran parte inexplorado porque “existen grandes dificultades técnicas”.

El equipo que lidera Mizraji estudió qué es una memoria neuronal o asociativa, un tipo de memoria sustentada por esos colectivos de neuronas, usando modelos matemáticos.

¿Y ahora?

¿Cuál es la aplicación de este hallazgo? ¿Podrá servir para mejorar los motores de búsqueda en la red?

Mizraji dijo que su investigación culmina con la especulación de que pueda existir una interacción entre las ciencias básicas y el diseño de buscadores crecientemente eficientes.

“En los ambientes industriales, en las empresas, estos temas seguramente ya están siendo estudiados porque el problema de la web es que ha tenido un crecimiento tan desmesurado que los buscadores necesitan encontrar la forma de ser cada vez más eficientes”, señaló.

El experto agregó que “lo que los ingenieros están diseñando puede ayudar a mejorar las intuiciones que tenemos los biólogos sobre cómo funcionan los procedimientos de búsqueda de información en las memorias”.

Y, a la vez, Mizraji aspira a que los tecnólogos, conociendo sus investigaciones, adquieran inspiración para innovar en los campos tecnológicos.

El científico asegura que su investigación demuestra que la relación ideal entre Ciencia y Tecnología es de simbiosis, donde la vida de cada uno ayuda al otro.

“Los tecnólogos nos suministran instrumentos e ideas que los científicos básicos aprovechamos enormemente, y viceversa”, aseguró.

20 septiembre 2009

Citybrain: Similitud de conexiones en ciudades y cerebros

ScienceDaily (Sep. 19, 2009) - Traducido por Rubén Carvajal Santana

(Diseño de Rensselaer/Mark Changizi)
Las ciudades están organizados como los cerebros, y la evolución de las ciudades refleja la evolución de los cerebros de humanos y animales, según un nuevo estudio realizado por investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer.

Así como el cerebro de los mamíferos avanzados requiere de una red neuronal robusta para alcanzar un pensamiento más complejo, las grandes ciudades necesitan carreteras y sistemas avanzados de transporte que faciliten poblaciones más grandes y más productivas. El nuevo estudio descubrió una sorprendente similitud en cómo los cerebros y ciudades más grandes tienen que lidiar con el difícil problema de mantener una interconexión suficiente.

"La selección natural ha guiado de forma pasiva la evolución del cerebro de los mamíferos a través del tiempo, al igual que los políticos y los empresarios tienen en forma indirecta la organización de las ciudades grandes y pequeñas", dijo Mark Changizi, un experto en neurobiología y profesor asistente en el Departamento de Ciencia Cognitiva del Rensselaer, que dirigió el estudio. "Parece que estas dos manos invisibles han llegado a una conclusión similar: el cerebro y las ciudades, a medida que crecen, tienen que ser igualmente densamente interconectados para funcionar de manera óptima".

En la medida que el cerebro se vuelve más complejo al pasar de una especie a otra, se modifican la estructura y organización a fin de lograr el nivel más adecuado de interconexión. Uno no esperaría que por duplicar el tamaño del cerebro del perro, por ejemplo, éste tendría las mismas capacidades que un cerebro humano. Esto se debe, entre otras cosas, a que un cerebro humano no se limita a tener más "neuronas perro", sin que, en cambio, tiene neuronas con un mayor número de sinapsis que las de un perro - algo crucial para ayudar a mantener el cerebro humano óptimamente conectado.

Changizi sostiene que al igual que con el cerebro, la interconexión es también un componente crítico de la función general de las ciudades. El juntar tres copias de la ciudad de Seattle (superficie: 83,9 millas cuadradas) no produciría como resultado el mismo nivel de interconexión y eficiencia de una ciudad como Chicago (superficie: 227,1 millas cuadradas). Habría demasiadas autopistas con muy pocas salidas y caminos que quedarían demasiado estrechos.

Al explorar este tema, Changizi descubrió evidencias que vinculan el tamaño de una ciudad o un cerebro con el número y el tamaño de su infraestructura de apoyo. Investigó cómo en la medida que aumentan las infraestructuras, también aumenta la superficie de los cerebros y las ciudades.

Según los hallazgos de Changazi, mientras las ciudades y el neocórtex crecen superficialmente, el número de sus conexiones (carreteras en las ciudades y las neuronas piramidales en el cerebro) aumentan más lentamente. El número de nuevas conexiones, tanto en los cerebroscomo en las ciudades, es de 3/4(S), donde S = superficie.

Igualmente, en la medida que las ciudades o el cerebro crecen, el número total de salidas de las autopistas y las sinapsis (que comparten una función similar como puntos terminales en las carreteras y las neuronas) aumenta con un exponente de alrededor de 9/8. El número de salidas por carretera y sinapsis por neurona también están estrechamente relacionados, con un exponente de crecimiento de aproximadamente 3/8.

Estas y otras conclusiones se detallan en el documento "Common Scaling Laws for City Highway Systems and the Mammalian Neocortex", publicado esta semana en la revista Complexity. El documento completo puede ser visto en línea en el sitio Web de la revista Complexity.

Changizi sostiene que "Cuando las ciudades y el cerebro aumentan de tamaño y funciones, parecen seguir similares leyes empírica ya que tienen que mantener con eficacia un nivel fijo de conexión, independiente del tamaño físico del cerebro o de la ciudad, a fin de funcionar correctamente."


Marc Destefano, profesor asistente del Departamento de Ciencia Cognitiva de Rensselaer, es co-autor del trabajo.

16 septiembre 2009

Papel del sueño en la formación de memoria

ScienceDaily (Sep. 16, 2009) - Un equipo de la universidad de Rutgers, Newark, y el Collège de France, París, ha identificado por primera vez el mecanismo que tiene lugar durante el sueño que hace que se produzca el aprendizaje y la formación de la memoria. La investigación fue realizada en el Collège de France, París, donde Buzsaki trabajó como profesor visitante distinguido en el 2008.

Desde hace más de un siglo se sabe que el sueño, de algún modo, es importante para el aprendizaje y la memoria. Sigmund Freud fue más lejos y sospechó que lo que aprendemos durante el día era "ensayado" por el cerebro durante el sueño, permitiendo que se formen los recuerdos. Y aunque la investigación reciente se ha centrado en indagar los vínculos entre el hipocampo y la consolidación de la memoria, aún no se han identificado los procesos específicos que causan la memoria de largo plazo.

De acuerdo a una publicación en la revista Nature Neuroscience, György Buzsaki, profesor del Centro de Neurociencia Molecular y del Comportamiento de la Universidad Rutgers, en Newark, y los co-investigadores Gabrielle Girardeau, Karim Benchenane, Sidney Wiener y Michael Zugaro, del Colegio de Francia, han determinado que hay ciertos eventos cerebrales breves y transitorios llamados "ondulaciones de onda aguda
" que son responsables de la consolidación de la memoria y la transferencia de la información adquirida en el hipocampo a la corteza cerebral, donde se almacena la memoria a largo plazo.

Las ondulaciones de onda aguda son oscilaciones intensas comprimidas que se producen en el hipocampo cuando éste está trabajando "off-line" durante la cuarta etapa del sueño, que, junto con la tercera fase, es el nivel más profundo del sueño.

De acuerdo a Buzsaki, durante la cuarta etapa del sueño "es como si muchos instrumentos y  miembros de una orquesta se uniesen para generar un sonido tan fuerte que es escuchada por amplias zonas de la corteza cerebral. Estos agudos y 'fuertes' eventos transitorios se producen cientos o miles de veces durante el sueño y le "enseñan" a la corteza cerebral cómo formar una memoria de largo plazo, un proceso denominado consolidación de la memoria. "La intensidad y la ocurrencia de varias de esas ondas también explicarían por qué ciertos acontecimientos, que ocurren sólo una vez en estado de vigilia, pueden ser recordado para toda la vida"

Los investigadores fueron capaces de señalar que las oscilaciones de onda aguda son la causa de la formación de la memoria mediante la eliminación de los acontecimientos de onda en las ratas durante el sueño. Las ratas fueron entrenadas en una tarea de navegación espacial y luego se deja a dormir después de cada sesión. Las ratas a las que se les habían eliminado
selectivamente todos los eventos de onda por estimulación eléctrica se vieron obstaculizadas en su capacidad de aprender del entrenamiento, dado que la información comprimida no pudo salir el hipocampo y ser transferencia a la corteza cerebral.

La identificación de un patrón específico en el cerebro responsable de reforzar la información aprendida podría facilitar la investigación para el tratamiento eficaz de los trastornos de memoria. "Esto demuestra que si un patrón bien definido de actividad cerebral es factible de ser eliminado de forma selectiva, se puede producir un déficit de memoria, lo que es una demostración de que este patrón específico del cerebro es la causa de la formación de memoria de largo plazo", dice Buzsaki



Traducido por Rubén Carvajal Santana
Referencias:
Buzsaki G, Chen LS. et al. Spatial organization of physiological activity in the hippocampal region: relevance to memory formation. Prog Brain Res. 1990; 83: 25768. [PubMed]
Buzsaki G, Draguhn A. Neuronal oscillations in cortical networks. Science. 2004; 304(5679): 19261929. [PubMed]

15 septiembre 2009

Neuronas eficientes

Neurons Go Green (Neuronas ecológicas)
Por Cassandra Willyard - Traducción: Rubén Carvajal Santana
ScienceNOW Daily News
10 de septiembre de 2009


 Credit: © Sebastian Kaulitzki/iStockphoto

El cerebro humano es un glotón, sus células consumen el 20% de la energía de nuestro cuerpo a pesar de que sólo representan el 2% de nuestra masa. Sin embargo, una reciente investigación sugiere que, de toda esa energía, poca se usa para alimentar las señales eléctricas del cerebro. De hecho, estos impulsos viajan de una manera mucho más eficaz de lo que se pensaba anteriormente.

En 1939, los fisiólogos británicos Alan Hodgkin y Andrew Huxley hicieron el primer intento por averiguar cómo las neuronas transmiten las señales eléctricas, conocidas como potenciales de acción. Dado que la mayoría de las neuronas son pequeñas - en los seres humanos, un milímetro cúbico de materia gris puede contener 40.000 neuronas - los investigadores decidieron utilizar los calamares, que contienen un axón gigante, es decir, la parte larga y fina de una neurona a través del cual viajan los potenciales de acción. Los registros eléctricos de Hodgkin y Huxley ayudaron a desarrollar un modelo de cómo se mueven los potenciales de acción a través de las neuronas, trabajo por el que ganaron el Premio Nobel de Medicina y Fisología de 1963.

Según el modelo de Hodgkin y Huxley, la energía necesaria para transmitir un potencial de acción en el axón gigante del calamar es de tres a cuatro veces mayor que la que sería necesaria si el axón fuese perfectamente eficiente. Eso significa que el axón es aproximadamente un 25% a 30% eficiente, más o menos lo mismo que un motor de automóvil. Este número ha sido aceptado por décadas, pero nunca le pareció muy lógico a Henrik Alle, un neurocientífico del Instituto Max Planck para la Investigación Cerebral en Frankfurt, Alemania. "Uno podría pensar intuitivamente que la naturaleza trata de optimizar una señal tan importante", dice, para que sea de la máxima eficiencia energética posible.

Alle y sus colegas decidieron volver a examinar la cuestión de la eficiencia utilizando las neuronas de los mamíferos. Los investigadores registraron las corrientes que pasaban a través de las neuronas asociadas con los centros de la memoria y el aprendizaje en cerebros de ratas, con una técnica fuera del alcance de Hodgkin y Huxley, llamada el método de patch-clamp.

Después de analizar los datos, los investigadores encontraron que estos potenciales de acción viajan a través de neuronas de la rata de dos a tres veces más eficientemente que en el modelo de Hodgkin y Huxley. En lugar de ser el 30% de eficiencia, el proceso es de aproximadamente de 70% a 80% de eficiencia, según un trabajo publicado en la revista Current Opinion in Neurobiology


¿Por qué esa gran diferencia? En el modelo de Hodgkin y Huxley, los iones positivos y negativos que generan los potenciales de acción parecen estar luchando entre sí: los iones de sodio positivos se precipitan dentro de la célula en la medida en que los iones positivos de potasio salen de la misma. Es como si alguien "pisase el acelerador y el freno al mismo tiempo", dice Michael Hausser, neurocientífico de la University College London del Reino Unido que no participó en la investigación. 

Alle y sus colegas encontraron que, en las neuronas de rata, la apertura de un canal de iones sigue a la apertura de otro. El potasio no sale sino hasta que el sodio casi ha terminado de entrar. Primero viene el acelerador, y luego el freno, lo cual es indicativo de un proceso mucho más eficiente.

En cuanto a cómo el cerebro usa el resto de su energía, Alle dice que cerca de la mitad se usa para mantener vivas a las neuronas. El resto se utiliza para el cálculo. Sus resultados sugieren que se usa más energía para transportar señales de una neurona a otra que para trasladar las señales eléctricas a lo largo del axón.

"Este trabajo refuerza la idea de que la naturaleza ha trabajado muy duro para hacer quela señalización del potencial de acción sea casi tan eficaz como el límite teórico", dice Häusser. Alle cree que el hecho de conocer la cantidad de energía que es utilizada por el cerebro en sus diferentes actividades, podrá ayudar a los científicos a comprender mejor cómo es almacenada la información en el cerebro.