06 enero 2015

Encontrado: la parte que falta de la "brújula interna" del cerebro

AUTORES
  Theresa Burt de Perera
Profesor Asociado de Zoología de la Universidad de Oxford
  Tim Guilford
Profesor de Comportamiento Animal de la Universidad de Oxford

Si usted sale de paseo y quisiera volver a casa es necesario tener una idea de dónde se encuentra en relación con su destino. Para hacer esto, usted necesita saber a qué dirección se dirige y también dónde se encuentra la dirección de origen. Todo esto parece bastante instintivo en los seres humanos y otros animales, así que ¿cómo lo hacemos?

Nuestra comprensión de esta pregunta sorprendentemente difícil acaba de dar un paso adelante en un nuevo documento escrito por Martin Chadwick y sus colegas y publicado en la revista Current Biology, que señala el lugar del cerebro donde redide nuestro sentido instintivo de la dirección hacia nuestro destino.

Una manera de navegar con éxito desde cualquier punto a un destino es aprender y recordar la información acerca del entorno y utilizar esta información para orientarse. Pero el proceso de aprendizaje de esta información espacial sugiere que debe haber algún tipo de representación de la información almacenada en alguna parte del cerebro. Esto podría ser considerado como una especie de mapa neuronal - una forma de espacio de codificación que asigna la información acerca del entorno en las células del cerebro.

Dicho mapa le permitirá encontrar su camino alrededor - una habilidad vital para la supervivencia de cualquier animal. La elaboración de cómo el cerebro almacena la información sobre el espacio y cómo esto nos permite encontrar nuestro camino eficiente ha sido el foco de un esfuerzo concertado durante las últimas décadas.

Buscando mapas en el cerebro

A finales de 1970, el llamado "asiento del mapa cognitivo" fue descubierto en ratas en un área del cerebro llamada el hipocampo. Neuronas particulares se dispararaban cuando una rata viajó en un área específica de un estadio experimental. Trabajos posteriores demostraron que estas neuronas estaban fuertemente acopladas al espacio - y fueron nombrados células de lugar.

La pregunta entonces se dirigió de manera precisa a la naturaleza de la información que se ha aprendido y recordado. A través de un conjunto inteligente de experimentos se observó como las ratas codifican y almacenan la información que relaciona la distancia y la dirección. La información acerca de la distancia se almacena dentro de una parte del hipocampo llamada la corteza entorrinal, denominadas celdas de la cuadrícula.

Estas celdas de la cuadrícula se disparan en un patrón específico cuando los animales se desplazan y parecen operar un poco como en un papel cuadriculado, proporcionando al animal un sentido de la distancia recorrida. La información acerca de la dirección se almacena en las células de dirección de la cabeza, que se disparan cuando el animal se enfrenta a una determinada dirección (norte, por ejemplo).

Todas estas piezas de información se introducen en las células de lugar, que traen todo junto - de ahí que realmente podemos considerar que el hipocampo pueda contener nuestro propio mapa interno, espacial. Esto es tan importante para nuestra comprensión de cómo el cerebro opera que el Premio Nobel 2014 de Fisiología fue concedido a John O'Keefe, quien fue el primero en identificar las células de lugar, y Edvard y May-Britt Moser, quien descubrió las cuadrículas.

Así que tenemos una idea de cómo los animales codifican un mapa mental, y cómo saben qué dirección que se enfrentan. Pero, para hacer uso de esto y seguir su sentido de la orientación, un animal también necesita saber en qué dirección se encuentra la casa. Los autores del artículo han establecido cómo esta información se almacena en el cerebro, y cómo podrían ser utilizados para orientar un ser humano o animal.

Una brújula interna

En su experimento, los sujetos humanos se les dio un entorno de realidad virtual para explorar y aprender, y se les pidió hacer juicios sobre en qué dirección destino yacía de funcionar por completo de la memoria. Al mismo tiempo, los cerebros de los sujetos fueron escaneados utilizando fMRI, que mide la actividad cerebral al seguimiento de los cambios en el flujo sanguíneo.

Al observar los patrones de los cuales las neuronas disparan en respuesta a la tarea de navegar su camino alrededor, los investigadores encontraron que la actividad se centró en la corteza entorrinal, indicando que era "brújula interna" del cerebro y de la fuente de este sentido de la orientación.

Curiosamente, el patrón de activación neuronal es notablemente similar cuando alguien se enfrenta en la dirección objetivo para cuando simplemente se imaginan la dirección de la meta. Los investigadores sugieren que el cerebro puede utilizar esta propiedad de las neuronas para simular la dirección deseada en el cerebro sin tener que moverse. Ellos asumen que las células de dirección pueden cambiar de una función a otra, por lo que están involucrados inicialmente en la representación de la dirección actual que, antes de cambiar a la simulación de la dirección objetivo. De esta manera, las neuronas pueden ayudar en la planificación de la ruta a casa.

La fuerza de la actividad en esta región del cerebro está relacionada con habilidades de navegación de una persona: menos actividad significa un sentido menos precisa de la dirección. Es también el área del cerebro que es una de las primeras dañadas por enfermedades como el Alzheimer, lo que puede explicar por qué perderse y confundirse es un problema común en estos enfermos.

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