lunes, 6 de octubre de 2014

El Premio Nobel 2014 de Fisiología o Medicina fue entregado con una media del premio a John O'Keefe y la otra mitad a May-Britt Moser y Edvard Moser I. por sus descubrimientos de las células que constituyen un sistema de posicionamiento en el cerebro.

De esta forma el Nobel reconoce la investigación que ha permitido saber dónde estamos, cómo podemos encontrar el camino para ir de un lugar a otro y la forma en que almacenamos la información para trazar de inmediato rutas. El descubrimiento de un "GPS interno" hace que nuestro cerebro pueda orientarse en el espacio, demostrando la especialización celular para la función cognitiva superior.

John O'Keefe en 1971 descubrió el primer componente de este sistema de posicionamiento. Encontró que un tipo de células nerviosas pertenecientes al hipocampo, siempre se activaban cuando una rata encontraba un lugar determinado en una habitación. Otras células nerviosas se activaban cuando la rata estaba en otros lugares. O'Keefe concluyó que estas "células de lugar" formaban un mapa de la habitación.

Más de tres décadas después, en 2005, May-Britt y Edvard Moser descubrieron otro componente clave del sistema de posicionamiento del cerebro. Identificaron otro tipo de célula nerviosa, que llamaron "células grid", capaz de generar un sistema de coordenadas, permitir un posicionamiento preciso y a la vez trazar rutas. Su investigación posterior mostró cómo las células de lugar y grid permiten determinar la posición y la navegación.

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

El sentido del lugar y de navegación son fundamentales para nuestra existencia. El sentido de lugar da una percepción de la posición que tenemos en el medio. La navegación en cambio, está interrelacionada con una sensación de distancia basada en el movimiento y el conocimiento de posiciones previas.

Preguntas sobre el sentido de lugar y la navegación tuvieron a los filósofos y científicos comprometidos por un largo tiempo. Hace más de 200 años, el filósofo alemán Emmanuel Kant argumentó que existen algunas habilidades mentales llamadas conocimiento a priori, independiente de la experiencia. A su juicio, el concepto de espacio era un principio inherente de la mente, a través del cual se percibe el mundo. Con el advenimiento de la psicología del comportamiento durante la segunda mitad del siglo 20, estas preguntas se abordaron de forma experimental. Cuando Edward Tolman examinó ratas moviéndose a través de laberintos, encontró que podían aprender a trazar rutas, y propuso que debía existir un "mapa cognitivo" en el cerebro que les permitía encontrar su camino. Pero las preguntas seguían demorando: ¿cómo se trazaba ese mapa en el cerebro?

John O'Keefe y el lugar en el espacio

John O'Keefe estaba fascinado por el problema de cómo el cerebro controlaba el comportamiento y decidió, a finales de 1960 atacar esta pregunta usando métodos neurofisiológicos. Al grabar señales de las células nerviosas individuales del hipocampo, en ratas que se movían libremente en una habitación, O'Keefe descubrió que ciertas células nerviosas se activaban cuando el animal determinaba un lugar particular en el medio ambiente. Pudo demostrar que estas "células de lugar" no fueron simplemente registrando la información visual, pero fueron acumulando un mapa interno del medio ambiente. O'Keefe concluyó que el hipocampo genera numerosos mapas, representados por la actividad colectiva de células de lugar que se activan en diferentes ambientes. Por lo tanto, la memoria de un entorno puede ser almacenado como una combinación específica de células en el hipocampo.

May-Britt y Edvard Moser encontraron las coordenadas


Las células grid junto con las de posicionamiento constituyen nuestro GPS interno, el cebro humano actua de forma similar al de las ratas. Créditos: Nobel Prize Foundation.
May-Britt y Edvard Moser fueron trazando las conexiones con el hipocampo de ratas que se desplazaban en una habitación cuando descubrieron un patrón sorprendente de la actividad en una parte cercana del cerebro llamada la corteza entorrinal. En este espacio se activan ciertas células cuando la rata pasa varias ubicaciones colocadas en una cuadrícula hexagonal. Cada una de estas células activó un patrón espacial singular y colectivamente estas "células grid", constituyen un sistema de coordenadas que permite la navegación espacial. Junto con otras células de la corteza entorrinal que reconocen la dirección de la cabeza y límites del espacio, forman circuitos con las células de lugar en el hipocampo. Este circuito constituye un sistema global de posicionamiento, un GPS interno, en el cerebro.

Un lugar para los mapas en el cerebro humano


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

El descubrimiento del sistema de posicionamiento del cerebro representa un cambio de paradigma en nuestra comprensión de cómo los conjuntos de células especializadas trabajan juntas para ejecutar funciones cognitivas superiores. Se han abierto nuevas vías para la comprensión de otros procesos cognitivos, como la memoria, el pensamiento y la planificación.

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