27 diciembre 2010

17 abril 2010

Por qué dormimos


Los estudios del cerebro podrán revelar el porqué de un comportamiento tan  básico y tan mistificado
(Traducido por Lolimar Oropeza Jaspe - Estudiantes de Idiomas Modernos del IUTAV, Caracas)

Actividad silenciosa.  
En el sueño el cuerpo puede estar sereno pero el cerebro está activo. Los científicos esperan aprender sobre el sueño escuchando la actividad del cerebro al grabar ondas cerebrales peculiares del sueño y sus diferentes etapas. Las líneas ondulantes a la izquierda son grabadas por electrodos conectados al cuero cabelludo de una persona mientras duerme para luego ser leídos por un electroencefalograma o EEG. Laurent/Lae/American Hospital of Paris/Photo Researchers, Inc.
En un laboratorio del Instituto Tecnológico de Massachussets, un pequeño ratón negro llamado Buddy duerme solo en una caja. Un cono semejante a un disco satelital está colocado sobre su cabeza. Pero el disco no recibe señales del espacio exterior. En su lugar envía transmisiones desde el interior del cerebro de Buddy hasta un banco de computadoras al otro lado del cuarto.
Científicos como Jennie Young espían estas transmisiones, básicamente leen la mente de Buddy o al menos la parte de su mente ocupada con un reciente viaje a lo largo de una pista de plexiglas esparcida con lluvia de chocolate. Young y sus colegas del laboratorio Susumu Tonewaga están monitoreando células nerviosas en el hipocampo, uno de los centros del aprendizaje y de la memoria, más importantes del cerebro. Algunas de estas células disparan ráfagas de energía eléctrica a medida que Buddy se mueve a través de la pista. Mientras él duerme en su caja negra esas mismas células se activan nuevamente, reproduciendo el movimiento a lo largo de la pista en forma de avance rápido o reversa rápida.
Al grabar la actividad celular del cerebro somnoliento de Buddy los científicos esperan recabar pistas para uno de los misterios más grandes de la biología: la razón por la cual dormimos. Aunque el sueño está entre los comportamientos más básicos, su función ha resultado escurridiza. Los científicos afirman que la tarea del sueño es almacenar energía o generar sustancias necesarias durante la vigilia o para destruir conexiones innecesarias entre las neuronas. Algunos enfatizan el rol especial del sueño en el aprendizaje y la memoria, otros sugieren que el sueño regula las emociones o que fortalece el sistema inmunológico. Algunos científicos piensan que el sueño es simplemente algo que surge naturalmente al tener una red de neuronas interconectadas.
Mehdi Tafti, una genetista de la Universidad de Lausanne en Suiza comenta que “existen tantas teorías de las funciones del sueño como investigadores del tema”.
Robert Stickgold de la Escuela Médica de Harvard en Boston afirma que ninguno de los modelos del porqué el hombre (así como también otros animales) duermen puede explicar toda su complejidad. Él compara a los postulantes de las diferentes teorías del sueño con hombres ciegos describiendo a un elefante; es una culebra, o un árbol, o una pared, dependiendo de qué parte del elefante toquen. De igual manera, la respuesta a la función del sueño parece depender del enfoque del investigador. Y cada idea propuesta contiene inconsistencias que evitan que los demás investigadores del sueño la acepten. 


02 abril 2010

Identificada la desconexión cerebral de la esquizofrenia

Identificada la desconexión cerebral de la esquizofrenia

Un experimento con ratones demuestra la alternación neuronal de base genética

Unos ratones de laboratorio modificados genéticamente para que padezcan predisposición a la esquizofrenia han servido para demostrar cómo en esta enfermedad se interrumpen las conexiones entre el corteza prefrontal y el hipocampo. Además, los científicos han constatado que estos ratones tienen problemas de aprendizaje y memoria, un rasgo habitual de los pacientes con esquizofrenia.
Investigaciones previas habían mostrado la alteración de estas conexiones neuronales en personas esquizofrénicas, pero sin aclarar si se trata de la causa o de la manifestación del problema. Para resolver la cuestión, un equipo de la Universidad de Columbia (EE UU) hizo unos ratones en los que modelizaron la mutación en el cromosoma 22 asociada a esta enfermedad en los humanos (aproximadamente el 30% de las personas que tienen esta mutación acaban padeciendo esquizofrenia).
Un grupo de control de ratones normales permitió hacer las comparaciones en los experimentos y estudiar así el mecanismo cerebral específico que falla en esta patología. Los resultados de esta investigación se publican en la revista Nature.
En los ratones normales, la sincronización neuronal se incrementa cuando memorizan algo, sin embargo, disminuye en los animales diseñados para ser esquizofrénicos. Joshua Gordon y sus colegas han comprobado que en los ratones normales el hipocampo envía información espacial a la corteza prefrontal, mientras que en los mutados se produce una interrupción de la conexión y esta comunicación falla.
Para hacer los experimentos, los científicos utilizaron unas pruebas específicas para los ratones: tenían que orientarse en un laberinto y, para salir airosos, debían memorizar la dirección en que se desplazaban y dirigirse al lado opuesto para recibir su recompensa. Los animales normales aprendían pronto, pero los otros tardaban más, lo que muestra un déficit en la ejecución de la tarea. "Descubrimos que para cumplir con éxito el ejercicio, nuestros ratones sanos necesitaban que actuasen conjuntamente las dos partes del cerebro -el hipocampo y la corteza prefrontal-, pero en los ratones modelo, la transferencia de información era menos eficaz o no se producía en absoluto", explica Gordon.
El experimento, al relacionar directamente la mutación del cromosoma 22 con esta conectividad cerebral y la memoria y el aprendizaje, aclara la influencia de los genes en este rasgo de la esquizofrenia. Los estudios previos realizados en humanos, aunque habían correlacionado la base genética con los problemas de la sincronización neuronal, no habían aclarado el mecanismo subyacente, e incluso dejaban abierta la posibilidad de que los fallos de la conectividad cerebral se debieran a la medicación utilizada por los pacientes.
En el experimento con ratones "estamos realmente al nivel de las neuronas individuales, así que nuestros hallazgos se extienden más allá de los estudios de pacientes, mostrando cómo la conectividad cerebral afectada puede emerger al nivel de una neurona debido a una variación genética de riesgo", explica Torfi Sigurdsson.
La esquizofrenia es una enfermedad cerebral crónica y grave que afecta a poco más del 1% de la población adulta y se caracteriza por pérdida de contacto con la realidad, alucinaciones, pensamiento alterado, aislamiento social y disminución de la motivación, explica un comunicado de la Universidad de Columbia. Suele manifestarse en adultos jóvenes.

31 marzo 2010

El interés por la política activa centros de recompensa en el cerebro

Tomado del resumen del trabajo de Gozzi M, Zamboni G, Krueger F, Grafman J. (2010). Interest in politics modulates neural activity in the amygdala and ventral striatum. Hum Brain Mapp. Feb 16. 

Los estudios sobre la participación política han encontrado que el interés de una persona en la política contribuye a la probabilidad de que él o ella estarán involucrados en el proceso político. Este estudio evaluó cómo el interés o no en la política afecta los patrones de actividad cerebral cuando los individuos piensan en política. Utilizando imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI), se escaneó a las personas (ya sea interesado o desinteresado en la política basada en un cuestionario de autoinforme), mientras que estaban expresando su acuerdo o desacuerdo con las opiniones políticas. Tras la digitalización, los participantes se les pidió calificar cada opinión política presentado en el escáner de valencia emocional y la intensidad emocional. Los resultados del comportamiento mostraron que los participantes que estuvieron de acuerdo con las opiniones políticas fueron emocionalmente más intensas en las personas interesadas en la política en comparación con los individuos no interesados en la política. Además, las personas interesadas en la política mostraron una mayor activación en la amígdala y el estriado ventral (putamen ventral)  al leer las opiniones políticas de acuerdo con sus propios puntos de vista. Este estudio muestra que el interés en la política produce activaciones en las emociones y las áreas cerebrales relacionadas con recompensa, incluso cuando simplemente se está de acuerdo con las opiniones políticas por escrito.
Traducido por Rubén Carvajal Santana
Referencia: PubMed

Un pájaro cantor ayuda a entender el habla

Un pájaro cantor ayuda a entender el habla

Un equipo internacional obtiene el genoma completo del pinzón cebra, cuyos pollos aprenden a cantar imitando a su padre

A.R. - El País Madrid - 31/03/2010
El pinzón cebra es uno de esos organismos favoritos de los científicos porque se utilizan como modelo para investigar y hacer experimentos, se conocen razonablemente bien y permiten hacer comparaciones con otras especies. Tal vez no sea tan popular en los laboratorios este ave cantora como los ratones y las ratas, la mosca del vinagre o la arabidopsis, para los que se dedican a plantas, pero para los neurocientíficos que estudian el cerebro de los vertebrados, el comportamiento y su evolución, el pinzón cebra es un pájaro especial, con relevancia incluso para los estudios del ser humano. Ahora se acaba de completar su genoma y los primeros análisis, explican los investigadores, indican que en su habilidad cantora juegan un papel significativo unos 800 genes. Además, añaden, han identificado potenciales rasgos genéticos relacionados con la evolución de la comunicación vocal.
"Esta información nos proporciona pistas sobre cómo se produce el aprendizaje de la vocalización al nivel molecular más básico, en aves y en personas", afirma Richard K.Wilson, director del Centro del Genoma, de la Universidad de Washington, y líder del equipo que ha secuenciado el genoma del pinzón cebra.
Con menos de un cuarto de kilo de peso y las peculiares rayas blancas y negras en el cuello de los machos -de ahí su nombre- el pinzón cebra (Taeniopygia guttata) tiene una característica atractiva: los machos aprenden complejas melodías de sus padres. Al principio, el pollo hace ruidos aparentemente aleatorios, como los balbuceos tempranos de los niños pequeños, pero con la práctica aprende a imitar el canto de su progenitor y lo repetirá el resto de su vida, pasándoselo luego a la siguiente generación. Las hembras, como otras aves, carecen de esta capacidad de comunicarse mediante una vocalización aprendida y la habilidad de los machos seguramente es, en origen, un reclamo sexual. Las melodías simples que aprenden los pollos de estos pinzones duran sólo unos pocos segundos, pero responden a una tremenda complejidad genética, afirman los investigadores.
Hay más animales, además de los humanos y los pájaros cantores, que se comunican mediante vocalizaciones aprendidas, como las ballenas, los elefantes, los murciélagos o los loros, pero la ventaja de los pinzones cebra es que se sabe cómo aprenden y, como es posible que se hayan conservado bastantes genes comunes en los humanos, el ave sirve como modelo para estudiar el aprendizaje de la vocalización en las niños. Los investigadores especulan incluso con la posibilidad de identificar rasgos genéticos relacionados con los problemas y enfermedades de memoria, habla y aprendizaje.
Al cantar o escuchar una melodía, se activa una extensa y compleja red de neuronas en el cerebro de este pájaro, pero lo sorprendente es que gran parte de los genes implicados actúan como controladores de la expresión de otros genes relacionados con el proceso cerebral de comunicación vocal.
"Hay un paralelismo en el desarrollo funcional entre la forma en que aprendes a cantar estos pájaros y las personas, aunque el cerebro de las aves y el de los mamíferos, incluidos los humanos, son muy diferentes, en la investigación han salido a la luz algunos paralelismos sorprendentes", explica David Clyton, neurocientífico de la universidad de Illinois (EEUU) y uno de los autores del genoma del pinzón cebra. El trabajo se publica en la revista Nature y han participado en él científicos de 27 instituciones de EEUU, Europa y Asia, incluidos cuatro investigadores de la Universidad de Oviedo.
El genoma del pinzón cebra tiene unos mil millones de bases (las letras químicas del ADN), mientras que el del ser humano tiene unos 2.800 millones. Hasta ahora sólo se había secuenciado el genoma de otro pájaro, la gallina. Ambos se separaron evolutivamente hace unos 100 millones de años y sus genomas comparten mucha características, pero la segunda no canta. En preparación está el genoma de un tercer pájaro, el loro, que seguramente estará terminado a finales de año.

          Ver también: ScienceDaily

26 marzo 2010

El mecanismo circadiano toma giros inesperados


El mecanismo circadiano toma giros inesperados. Un grupo de neuronas sigue un patrón distinto a otras que guían el reloj maestro del cerebro.

Por Tina Hesman Saey - ScienceNews
Edición online: 8 de octubre de 2009

Traducido por: Lolimar Oropeza – Estudiante de Idiomas Modernos IUTAV

En la serie de televisión “24” una cuenta regresiva silenciosa usualmente significa que un personaje ha muerto. Pero para algunas neuronas que se encuentran en el centro de la sincronización del cerebro, la carrera silenciosa forma parte de la vida.
Las células del núcleo supraquiasmático (NSQ) funcionan   como  un   reloj   maestro   que   regula   los   ritmos   circadianos   del  cuerpo  -fluctuaciones diarias en la segregación de hormonas, la temperatura corporal, la presión sanguínea y otros procesos- además ayudan a establecer la hora de la comida y la hora de ir a dormir. Las células siguen un patrón diario predecible, activando señales eléctricas con más rapidez durante el día y disminuyendo por la noche. Al menos así lo piensan los científicos.
Un nuevo estudio muestra que algunas células en el NSQ trabajan en un frenesí  disminuyendo paulatinamente a mitad de la tarde, un patrón que muchos científicos no esperaban y que podría matar a muchas neuronas. El estudio publicado el 9 de octubre en la revista Science muestra que NSQ contiene al menos dos poblaciones diferentes de neuronas, cada una posee su propio ritmo y una de ellas muestra este comportamiento extremo.
Martha Gillette, una neurocientífica de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, quien no estaba relacionada con este estudio afirma que este hallazgo es “de hecho muy impactante”.
Según Gillette, en años recientes los biólogos han identificado múltiples proteínas que sirven como engranajes en el reloj molecular circadiano. Niveles de esas proteínas aumentan y disminuyen en patrones rítmicos durante el día y la noche, estableciendo el ritmo circadiano. Casi todas las células en el cuerpo contienen relojes moleculares, pero no estaba claro de qué forma la oscilación de los niveles de esa proteína dirigía las actividades celulares, tales como; segregar hormonas, o en el caso de las neuronas producir choques de electricidad para comunicarse unas con otras.
Los investigadores anteriormente habían mostrado que el NSQ contiene un reloj molecular circadiano particularmente fuerte. La proteína verde fluorescente ayuda a los científicos a rastrear las cantidades de un componente del reloj molecular, una proteína llamada período 1. Los niveles de esta proteína alcanzan su máximo nivel durante el día y disminuyen durante la noche. Esa oscilación parecía coincidir con el patrón de activación conocido de las neuronas NSQ, así que los científicos pensaban que el reloj molecular debía ser el responsable de establecer este patrón.
Hugo Piggins y Mino Belle de la Universidad de Manchester en Inglaterra encontraron que las células que forman el periodo 1 no se activan en el patrón tradicional. Los investigadores cuidadosamente midieron la actividad cerebral en las células NSQ del cerebro de un ratón  comparando las células que forman el periodo 1 con las células que no lo hacen. Descubrieron que las células sin periodo 1 siguen el patrón de activación esperado. Pero las células que producen la proteína se activaron en un rango moderado por la mañana y luego se volvían tan sobreexcitadas en la tarde que no podían enviar una señal eléctrica, recobrando la actividad nuevamente al anochecer. Piggins compara la actividad con un aplauso. “Es como si las manos estuviesen moviéndose muy rápido pero sin tocarse una con otra como para producir un aplauso”
Los colaboradores del equipo de Manchester, Daniel Forger y Casey Diezman, de la Universidad de Michigan vieron venir los resultados. Los investigadores hicieron un modelo matemático que predecía que algunas células podrían experimentar este tipo de crisis de la sobreexcitación. Los científicos que midieron la actividad eléctrica en las células se burlaron de la idea. Según Forger. “Todos los demás pensaron que nuestro modelo estaba equivocado, cuando conversamos con los experimentadores dijeron que era muy arriesgado.”
Las células sanas del cerebro no presentan este comportamiento dice Charles Allen, un electrofisiologista de la Universidad de Ciencia y Salud de Oregón en Portland. “Tradicionalmente una célula que muestra esta clase de actividad está lista para morir” este estado de excitación crea un incremento de calcio tóxico para muchas células y los investigadores no saben con certeza de qué forma las neuronas NSQ se las arreglan con esta carga tantas horas durante un día.
Aún no se conoce exactamente cómo el cambio del periodo 1 y otro mecanismo de reloj molecular crean este patrón de activación. El reloj circadiano natural de las personas funciona en un ciclo levemente mayor a las 24 horas. Christopher Colwell, un neurocientífico de la Universiad de California en Los Ángeles especula que el periodo 1  al producir neuronas podría ayudar a NSQ a utilizar pequeñas pistas para reanudar los ritmos circadianos a un ciclo de 24 horas.

12 marzo 2010

Estimulación del Nucleo Accumbens como tratamiento contra la depresión

Investigadores del departamento de Psiquiatría del Hospital Universitario de Bonn (Alemania) describen en un reciente artículo aparecido en la revista "Biological Psychiatry" que la estimulación cerebral profunda del Nucleo Accumbens -implicada en el procesamiento de estímulos placenteros- puede resultar eficaz como tratamiento de la depresión, en casos donde otros tratamientos han sido infructuosos.

La estimulación cerebral profunda (DBS, por sus siglas en inglés) se utiliza para tratar a aquellos pacientes que no mejoran lo suficiente con la terapia convencional, aunque las investigaciones actuales tratan de precisar cuál es la zona del cerebro que se debe estimular para mejorar el pronóstico, sobre todo porque un tercio de pacientes con este trastorno mental no obtiene una respuesta antidepresiva satisfactoria.

Hasta ahora se había analizado la respuesta al estimular otras regiones como la corteza prefrontal subgenual, aunque estos investigadores aseguran que la clave puede estar en el 'núcleo accumbens', una región del cerebro del tamaño de una avellana que juega un papel importante en la recompensa y la motivación, de ahí que sea conocida como el "centro del placer".

De hecho, la incapacidad de experimentar placer es un síntoma clave en las personas con depresión, como ya demuestran estudios previos que comprobaron que el funcionamiento de esta región del cerebro estaba afectada en estos pacientes.

Para comprobar su hallazgo, los autores de este estudio utilizaron el tratamiento con DBS en 10 pacientes con depresión grave a largo plazo que no habían respondido a múltiples tratamientos antidepresivos, incluyendo psicoterapia, medicación y tratamiento con electrodos. Tras un año de tratamiento, todos los pacientes mostraron alguna mejoría, y la mitad de ellos experimentaron mejoras significativas en sus síntomas de depresión, sorprendente teniendo en cuenta que no había respondido a ningún tratamiento antidepresivo previo.

Además, los pacientes mostraron una reducción en puntuaciones de ansiedad y tenían sólo efectos secundarios menores. Según explicó Bettina H. Bewernick, una de las autoras de este estudio, en ningún caso se vio afectado el funcionamiento general del cerebro por este tratamiento.

Pese a estos datos, los autores reconocen que en el estudio sólo han contado con pocos pacientes, por lo que es necesario seguir investigando antes de considerar la DBS aplicada en esta región cerebral como un tratamiento clínicamente útil para el tratamiento de la depresión resistente.

28 enero 2010

Las neuronas funcionan de forma independiente

EL PAÍS - Madrid - 28/01/2010
Los neurocientíficos llevan décadas tratando de descifrar cuál es el código que se utiliza para transformar, por ejemplo, una imagen que llega a la retina en secuencias de impulsos eléctricos emitidos por millones de neuronas, lo que nos permite ver. Hasta ahora, se pensaba que un cierto grado de correlación entre los disparos de neuronas próximas era inevitable en la corteza cerebral, dado que las conexiones neuronales son muy densas, pero dos estudios han demostrado que las neuronas próximas físicamente se disparan a ritmos distintos ante un mismo estímulo. Esta sorpresa puede resultar importante para comprender la codificación de la información en la corteza cerebral.
Dos físicos españoles -Alfonso Renart y Jaime de la Rocha- que están en la Universidad Rutgers, son los primeros firmantes del primero de los dos artículos que publica Science, en el que ha colaborado también Néstor Parga, de la Universidad Autónoma de Madrid. "Varios estudios anteriores habían intentado entender (mediante simulaciones de redes neuronales en un computador) el grado de correlación entre neuronas cercanas que cabría esperar", explican desde Estados Unidos. "Las conclusiones de estos estudios fueron que el grado de correlación esperable era lo suficientemente grande como para que la codificación en términos del disparo promedio de la población fuese imprecisa a la hora de distinguir estímulos que evocan respuestas parecidas. Nuestro trabajo muestra que esta teoría no es cierta".
Lo que han hecho los investigadores es, por un lado, realizar simulaciones numéricas de redes neuronales más realistas en computadoras y, por otro, analizar registros experimentales de la actividad simultánea de poblaciones de neuronas en la corteza de ratas anestesiadas. "Tanto las simulaciones numéricas como las medidas experimentales confirmaron que es posible encontrar estados de actividad en redes corticales donde la población se comporta como si las neuronas fuesen esencialmente independientes", indican estos científicos.
Que la supuesta sincronización de neuronas adyacentes es falsa lo han comprobado también investigadores de Estados Unidos y Alemania en el segundo trabajo. Han utilizado una nueva técnica de implantación múltiple de electrodos en el cerebro. "Medimos las correlaciones en primates despiertos", explica Alexander S. Ecker, primer firmante del artículo. Los grupos de neuronas registrados estaban cercanos entre sí y todos recibían la misma estimulación visual. Así comprobaron que las neuronas se disparaban de forma prácticamente independiente.