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NEUROCIENCIAS

ILUSTRACIÓN: HAVI CRUZ

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Lóbulo Parietal

Lóbulo Occipital

Lóbulo Temporal

Lóbulo Frontal

Cerebelo

POR JOSÉ ANDRÉS RODRÍGUEZ

E L M A P A Q U E T O D O S L L E V A M O S D E N T R O

Miles de años antes de que empezáramos a seguir instrucciones en una pantalla pegada en el cristal del automóvil, la naturaleza ya había creado su propio GPS en el corazón de nuestro cerebro.

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¿ Sabes por qué eres capaz de no perderte cuan-do vas rumbo al trabajo, orientarte en la calle y no llegar tarde a tu cita con los amigos en el gimnasio? Muy sencillo, porque tu cerebro fun-ciona correctamente. En un rincón del hipo-tálamo tienes un conjunto de células que te permiten situarte en el espacio. Se trata de una especie de GPS que construye una representa-ción del entorno en el que te encuentras y que, además, te ayuda a ubicarte. Este complejo y sofi sticado sistema celular no tiene nada que envidiarle a esos aparatos que se conectan vía

satélite y que no faltan casi en cualquier automóvil. Es el descubrimiento por el que John O’Keefe, Edvard Moser y May-Britt Moser compartieron el Premio Nobel de Fisiología y Medicina, en 2014.

La Asamblea Nobel en el Instituto Karolinska de Estocolmo, Noruega, se encarga de otorgar los galardones en esta categoría. Para esta institución, este descubrimiento permite responder tres preguntas de vital importancia para entender mejor la relación entre cerebro y comportamiento: ¿cómo sabemos dónde estamos?, ¿cómo encontramos el camino para ir de un sitio a otro?, ¿cómo se almacena la información en el cerebro para que hallemos el camino la siguiente vez que transitamos por un lugar?

Todo empezó en 1971… A pesar de que esos tres científi cos proba-ron las mieles del éxito hace poco tiempo, cuando se les premió con la gloria cientí-fi ca y cerca de 1.1 millones de dólares (a repartir entre los tres, eso sí), la historia de este hallazgo se remonta a principios de los años setenta. En aquel entonces, el neurocientífi co John O’Keefe (Nueva York, 1939), profesor en el Instituto de Neurociencia Cognitiva de la University College de Londres, dedicaba sus esfuer-zos a descubrir los misterios del funciona-miento cerebral de las ratas de laborato-rio en relación con el espacio.

O’Keefe quería desvelar cómo controla el comportamiento este órgano. Esa era su obsesión: explorar el cerebro de los roedores para extrapolar sus hallazgos al funcionamiento de la mente humana. Para ello, estudiaba la actividad cerebral de las ratas mientras estas se movían.

John O'Keefe, en su laboratorio de Londres, Inglaterra.

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Fotos: AFP

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¿Cómo? Les colocaba aparatos para registrar la actividad eléctrica y las hacía desplazarse por varios puntos de su laboratorio.

Así, el investigador descubrió que hay un tipo de células nerviosas en el hipocampo (el cual se encuentra situado en la parte media del lóbulo temporal del cerebro) que se activaba cuando las ratas estaban en el mismo lugar en la habi-tación. Era como si reconocieran determinados lugares. Además, cuando las ratas se movían, se activaban otras células.

O’Keefe vio que estas neuronas emitían des-cargas eléctricas cuando los roedores se hallaban en puntos concretos de la sala. Por ello, cada lugar de la habitación, en el que los animales ya habían estado previamente, tenía un grupo celular asignado en su pequeño hipocampo. Entonces, concluyó que esas células no solo reconocían

determinados puntos, sino que se cons-tituían como un mapa de estos. Decidió bautizarlas como “células de lugar” o place cells, en inglés.

La idea era novedosa, ya que O’Keefe había sido capaz de demostrar cómo el comportamiento y el entorno dejan huellas en un área tan profunda como el hipocampo. La memoria de un entorno, por lo tanto, se almacena en nuestro cerebro como una combinación específi ca de células de lugar, como si en el hipocampo hubiera puntos asigna-dos para cada habitación, la ofi cina, el restaurante donde cenas frecuentemen-te… O’Keefe había logrado descubrir nuevos puentes entre el hardware (el cerebro) y el software (el comporta-miento). Su hallazgo fue recibido por los neurocientífi cos de la época como un gran avance para descubrir el fun-cionamiento de este órgano.

Y 34 años después…Aunque O’Keefe había identifi cado que el cerebro dibuja un mapa del entorno, aún faltaba saber qué piezas se encargaban de leerlo y, por lo tanto, de guiarnos por el entorno. Hacía falta un elemento fundamental para poder decir que, por fi n, se había descubierto el órgano de la orientación.

Habría que esperar hasta 2005 para que el matrimonio formado por May-Britt Moser (Fosnavåg, Noruega, 1963; actualmente, directora del Centro

Las células del GPS cerebral nunca descansan. Así lo descubrieron investigadores del NYU Langone Medical Center de Nueva York, quienes observaron que estas neuronas permanecen eléctricamente activas, incluso, cuando esta-mos en la fase de sueño profundo. De acuerdo con información de la Agencia ID, “el cerebro genera una ‘copia de seguridad’ de espacios y lugares al emitir señales vestibulares (el sistema vestibular está relacionado con el equili-brio y el control espacial) y visuales también cuando dormimos”. Los científi cos creen que estos hallazgos podrían ser útiles para tratar problemas de orientación. Los científi cos han identifi cado estas células como “células de dirección de cabeza” y “están presentes en los cerebros de todos los mamíferos”, además de que “incrementan sus tasas de actividad eléctrica solo cuando la cabeza de los animales se orienta en una dirección correcta”.

NI EN SUEÑOS TE P IERDES

POR CIENTO DEla energía total del cuerpo humano la

consume el cerebro.

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Hallazgos en el hipocampo por parte de O'Keefe y el matrimonio Moser.

Corteza entorrinal

HIPOCAMPO

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Corteza prefrontal Modifica su actividad eléctrica según situaciones determinadas.

Cerebrohumano

Corteza entorrinalPor medio de ella, el hipocampo recibe información muy procesada de todas las modalidades sensoriales.

Tallo encefálico Contiene centros reflejos asociados con el control de la respiración, el sistema cardiovascular y la conciencia.

Médula espinal Transmite impulsos nerviosos del cerebro al resto del cuerpo y viceversa.

Hipocampo. Algunos estudios apuntan que en él se forman los recuerdos a largo plazo.

Corteza visualSe conecta a la retina y al tálamo para responder a patrones de luz.

ÓRGANO DE LA NAVEGACIÓNNos movemos en el espacio gracias a la acción principal del hipocampo y la corteza entorrinal. ¿Cómo lo hacen?

Estos dos tipos de células y su funcionamiento son los descubrimientos que han hecho merecedores del Nobel a O’Keefe y el matrimonio Moser.

160,000 KILÓMETROSde vasos sanguíneos tiene el cerebro humano, según la Universidad de Granada, España.

Los responsables de ubicarnosNuestra orientación espacial se da por la acción de las “células de lugar” y las “células de rejilla”.

HIPOCAMPOEn él, las células de lugar hacen un mapa interno del entorno.Detectan nuestra posición corporal en el espacio, ya que son como un mapa interno del ambiente en el que se mueve cada persona.

CORTEZAENTORRINALEn esta región cerebral, las células de rejilla tienen la capacidad de reconocer límites espaciales y la dirección de la cabeza; además, forman una imagen de trama hexagonal.

EN EQUIPOAmbos tipos de células forman coordenadas que permiten que nos desplacemos en el espacio y sepamos exactamente dónde nos encontramos.

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actividad, publicaron, en 2005, un artículo en la revista Nature en el que mostraban estos resultados. Otros laboratorios replica-ron el experimento y llegaron a las mismas conclusiones: habían descubierto el sistema de navegación que nos dice dónde esta-mos, adónde vamos y de dónde venimos.

Este descubrimiento completaba el de O’Keefe y permitía identifi car el GPS cerebral: el mapa que forman las células de lugar y el sistema que nos permite orientarnos gracias a las células de rejilla. Los Moser también vieron que estas células, en coordinación con otras de la corteza entorrinal, reconocen la dirección de la cabeza, los límites de la habitación y forman circuitos con las células de lugar del hipocampo.

Ya se han identifi cado todas las piezas de nuestro GPS. Sin embargo, todavía queda alguna pregunta que contestar en cuanto a su funcionamiento. Sabemos que las células de lugar, en el hipocampo, y las de rejilla, en la corteza entorrinal, inter-cambian información. Falta saber cómo se produce este fenó-meno. Quizá, en este momento, el futuro ganador del Nobel de Medicina de 2025 esté escrutando el cerebro de alguna rata y, de paso, acercándose a la respuesta.

de Computación Neural en Trondheim, Noruega) y Edvard Moser (Alesund, Noruega, 1962; ahora direc-tor del Instituto Kavli de Neurociencia de Sistemas, en Trondheim) dieran con las pie-zas que faltaban.

Estos esposos investigaban lo que pasaba en el hipocam-po de ratas mientras se des-plazaban por una habitación. Sus herramientas eran más sofi sticadas que las empleadas por O’Keefe tres décadas atrás: implantaban electrodos en su cerebro mientras se movían por un espacio delimitado.

Para que las ratas estuvie-ran motivadas a participar, les dejaban apetitosos cereales con chocolate por los lugares en que los investigadores esta-ban interesados que pasaran. Los Moser querían dilucidar cómo funcionaba el fl ujo de información entre las células de lugar. Uno de los trucos que emplearon fue inactivar partes del hipocampo para ver qué pasaba. Se llevaron una sorpresa al des-cubrir que el fl ujo de información se extendía a un área vecina: la corteza entorrinal.

En aquel sitio, otro grupo de células se activaba cuando las ratas pasaban por ciertos puntos. Los Moser pensaron, en un primer momento, que sim-plemente habían descubierto nuevas células de lugar. En realidad, habían dado con las que denominaron “células de rejilla”, que generaban un patrón de acti-vidad cuando las ratas pasaban por determinados puntos. Ese patrón era una memoria de la ruta rea-lizada y se activaba, incluso, cuando los animales se movían en la oscuridad.

Tanto Edvard como May-Britt Moser estaban tan maravillados por su hallazgo que creyeron que sus instrumentos de medición se habían descompuesto. No obstante, tras registrar una y otra vez actividad cerebral en la citada área y analizar el fl ujo de esta

El “hipocampo” es una zona cerebral cuyo nombre proviene de hippocampus, en latín, ya que recuerda a un caballito de mar. De acuerdo con el Diccionario Akal de Psicología, de Roland Doron y otros autores, también se le conoce como "cuerno de Amon" y está formado por "sustancia gris replegada sobre sí misma". Esta región juega un importante papel en la orientación, la memoria (sobre todo en la memoria a largo plazo) y el aprendizaje; además, se le consideran funciones como el control de la inhibición, el análisis espacial, la perseveración y el control de la novedad.

CABALLITO DE BATALLAS

Al estudiar ratas, May-Brit y Edvard Moser hallaron las células de rejilla.

Info

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