Cómo los calamares ayudan a resolver los misterios del cerebro humano.

Las grandes fibras nerviosas de los calamares son esenciales para los investigadores. Nuevos logros en la composición del genoma de estos cefalópodos podrían derivar en mejores tratamientos para trastornos neurológicos y genéticos.

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“¡Tenemos tuuuubos!», grita el pescador Matt Rissel mientras se inclina sobre la borda del Skipjack para comprobar su línea. Como cada mañana de abril en el pairo en la costa del Cabo Cod, en Massachusetts, noreste de Estados Unidos, aparecen los primeros calamares de la temporada.

Rissel recoge el sedal y un macho de Doryteuthis pealeii (aunque a bordo todos lo conocen por su nombre tradicional Loligo) de unos 30 centímetros sale de entre las olas mientras arroja agua y agita sus dos tentáculos y sus ocho brazos llenos de ventosas. La piel iridiscente de «el tubo», su cuerpo, está formada por pecas rosas, verde azuladas y doradas. Pero, en un abrir y cerrar de ojos, cuando Rissel sube al calamar a bordo, las coloridas pecas se tiñeron de marrón furioso.

Muchos otros botes se encuentran en la búsqueda y captura de calamares. Las cañas se tuercen a lo largo de la pequeña flota pesquera que se ha reunido en las aguas poco profundas donde acuden los calamares para desovar cada primavera. Los cefalópodos se pasan el resto del año nadando por las profundidades de los cañones subterráneos, cazando peces, crustáceos y, ocasionalmente, algún que otro calamar.

Un poco más allá, los grandes arrastreros comerciales extienden sus redes, que cada año atrapan toneladas de calamares, muchos de los cuales acabarán en las freidoras. 

Cientos de calamares de aleta larga se reúnen todas las primaveras en la costa del cabo Cod, en Massachusetts (EE. UU.) para desovar. FOTOGRAFÍA DE BRIAN J. SKERRY

Por suerte o por desgracia, al calamar a bordo del Skipjack le espera un destino más cerebral. Lo llevarán al Laboratorio de Biología Marina de Woods Hole, unos kilómetros al oeste, donde durante casi un siglo los calamares han jugado un papel esencial en las investigaciones neurocientíficas. Estos animales han ayudado a los científicos a demostrar de todo, desde las señales nerviosas básicas hasta la evolución de cerebros complejos.

El estudio de la exclusiva biología del calamar podría desembocar en mejoras de las terapias para curar desórdenes neurológicos y genéticos en humanos. 

En el 2020, estas investigaciones alcanzaron un gran logro cuando un grupo de científicos del laboratorio usaron con éxito la herramienta de edición genética CRISPR-Cas9 para desactivar, o «noquear», el gen del calamar Doryteuthis. Esta fue la primera vez que se obtuvo algo así en un miembro del talentoso grupo de moluscos conocidos como cefalópodos.

El estudio abre el camino para que más científicos investiguen las habilidades casi extraterrestres de los cefalópodos, como el cambio de color de las células de su piel, la capacidad de apareamiento mimética de las sepias o bien, la increíble forma en que aprenden los pulpos.

«¿Cómo han conseguido desarrollar este tipo de comportamientos complejos?», se pregunta el biólogo molecular Josh Rosenthal, mientras sube otro calamar a bordo del Skipjack. Acto seguido le quita el anzuelo y lo mete en un tanque de agua donde desaparece en una nube de tinta negra: «Estos seres tienen más de almeja que de vertebrados».

Aun así, históricamente, era otra cualidad de los calamares lo que le hacía famoso entre los científicos. Mientras el Skipjack vuelve a puerto con no menos de 70 calamares en su tanque, Rosenthal, quien lideró la investigación del CRISPR en el Laboratorio de Biología Marina, grita por encima del ruidoso motor: «¡Eran sus enormes células nerviosas!»

Axones gigantes de calamar

Unas horas más tarde, entiendo a que se refería Rosenthal cuando veo a Pablo Miranda Fernández, un español que trabaja para Institutos Nacionales de la Salud (NIH, por sus siglas en inglés) de Estados Unidos, llevar uno de los calamares del Skipjack hasta su sala de disección y quitarle sin ceremonia alguna la cabeza.

En seguida se pone manos a la obra en una mesa cubierta de agua marina fría. Abre el cuerpo translúcido y brillante del calamar y aparta las vísceras con un fórceps metálico. Le da la vuelta al caparazón interior para dejar al descubierto un par de fibras nerviosas llamadas axones, que se extienden a lo largo de todo el cefalópodo.

Pablo Miranda Fernandez, un neurocientífico del National Institutes of Health, extrae las grandes fibras nerviosas de un calamar en el Laboratorio de Biología Marina de Woods Hole. FOTOGRAFÍA DE JAMES DINNEEN

«Bastante bien», afirma, mientras mide la fibra, que tiene el grosor de un cuarto de espagueti cocido. Al atar los extremos del axón, Fernández lo deja en un plato con agua descalcificada, para no destruir los iones del interior, que permiten disparar el nervio. 

Cientos de veces más grande que cualquier axón humano, su grosor permite que los impulsos eléctricos viajen muy rápido por todo el cuerpo, lo que permite al calamar escapar a toda prisa de cualquier peligro.

Tras el descubrimiento de estas enormes fibras en 1936 (los científicos al principio pensaron que eran vasos sanguíneos), los investigadores empezaron a usarlos para experimentos sobre los mecanismos químicos y eléctricos del sistema nervioso y el cerebro.

El axón del calamar era tan grande que los científicos les ponían electrodos y medían las corrientes eléctricas que pasaban por ellos. Podían exprimir la sustancia viscosa de su interior y estudiar de qué estaba hecha.

Leonid Moroz, un neurocientífico de la Universidad de Florida, llama al axón gigante del calamar «el regalo de la naturaleza a la neurociencia».

El estudio de los nervios de los calamares ha sido clave para la obtención de dos Premios Nobel. El primero se entregó en 1963, por el descubrimiento de cómo los nervios transmiten impulsos eléctricos para comunicarse con otras células mediante una cadena de reacciones bioquímicas. Este proceso, llamado acción potencial, es un mecanismo fundamental en todos los organismos con sistemas nerviosos.

El segundo Nobel inspirado en los calamares fue el de 1970 por el descubrimiento del rol de los neurotransmisores, como la adrenalina.

Hoy en día, la precisión del instrumental que puede medir y manipular fibras nerviosas más pequeñas han hecho que el axón gigante de los calamares sea menos imprescindible para las investigaciones, pero este animal «continúa rodeado de misterios y ciencia por descubrir», señala Fernández.

En el NIH, por ejemplo, Fernández trabaja con un equipo que estudia si ciertas proteínas se crean en el axón de calamar y después se extienden a otras células del cuerpo, en lugar de que lleguen al axón desde otras células del cuerpo. El trabajo podría desembocar en la mejora de terapias para células nerviosas dañadas en humanos, explica Fernández, quien aclara que sin comprender previamente el funcionamiento básico de una célula de calamar, no se puede ni siquiera soñar con tal avance.

Genética a medida

Otros nervios de las capturas del Skipjack los usará Rosenthal para estudiar la curiosa habilidad del animal para alterar su información genética en las moléculas de ARN en las células nerviosas a un ritmo muy alto. Esto podría permitir al cefalópodo «modificar» cómo se muestran sus genes en distintas partes de su cuerpo, pero nadie puede asegurarlo.

Una mejor comprensión de cómo funciona la modificación del ARN podría traducirse incluso en terapias para las personas. Una startup biotecnológica co-fundada por Rosenthal trabaja en aprender de esta habilidad natural para modificar el ARN de los calamares para abordar enfermedades renales, oculares y del sistema nervioso central de los humanos. La idea es corregir mutaciones dañinas sin alterar de forma permanente el ADN.

Crías de calamar hermanas. Una con pigmentación normal (negra con puntos marrón rojizo) y la otra sin pigmentos debido a la edición de su gen TDO. Ambas crías tienen tinta de pigmentación oscura en sus bolsas. FOTOGRAFÍA DE KAREN CRAWFORD SMCM

Pero para investigar estos y otros misterios de los cefalópodos, los científicos tienen que investigarlos genéticamente. Para ello se requiere de un código genético completo del organismo, de la habilidad para manipular ese código y de la capacidad para crear ese organismo en un laboratorio.

Durante décadas, dicho procedimiento era posible en ratones y otros modelos de organismos clásicos, como moscas de la fruta o gusanos redondos, que permitieron innumerables avances en biología y medicina.

Pero los cefalópodos, con sus preciadas rarezas evolutivas, se han mostrado menos propensos a la investigación genética (y no solo por la notoria habilidad de los pulpos para salirse de los tanques).

Las dificultades que han encontrado Rosenthal y su equipo para editar solo un gen de una única especie de calamar es una clara muestra de los retos que entraña.

Jugar a Operación con cefalópodos

El primer obstáculo fue secuenciar el genoma del Doryteuthis pealeii, imprescindible para que el equipo supiera dónde corta, explica la neurobióloga del Laboratorio de Biología Marina Carrie Albertin, quien lideró el trabajo de secuenciación genética del calamar. «Los genes de los cefalópodos son largos y complicados», recuerda. 

Mientras que un genoma humano tiene unos 3200 millones de letras, o bases, el genoma del calamar tiene 4500 millones de letras, más de la mitad formadas de secuencias repetitivas.

Según Albertin, secuenciar esas letras es como hacer un puzzle gigante de un cielo azul: «Cuando desarrollas algo nuevo, tienes que saber cómo superar cualquier reto extraño que  te traza la biología», explica.

Tras el caro esfuerzo de secuenciar los miles de millones de fragmentos que conforman el ADN del calamar y ordenarlos, la biología decidió volver a lanzar otro tiro con efecto. A diferencia de otros calamares, los huevos del Doryteuthis tienen una capa exterior gruesa y rugosa, que no es fácil de penetrar con las frágiles agujas necesarias para inyectar la herramienta de edición molecular CRISPR-Cas9. Es como el clásico juego de mesa Operación, pero con embriones. Si la aguja no profundiza lo suficiente el CRISPR-Cas9 no llegará a su objetivo, si se pasa, el huevo no se desarrollará.

«Fue un fracaso constante durante años», recuerda Karen Crawford, embrióloga del St Mary’s College y miembro del equipo de edición del calamar.

Tras mucha prueba y error y gracias a un suministro constante de huevos de calamar procedentes de las capturas atlánticas, Crawford encontró el modo de usar unas microtijeras para hacer una rajita en la corteza de los huevos lo suficientemente grande para que pasara la aguja, pero lo suficientemente pequeña como para que se sellara tras retirar la aguja y que el huevo quedara intacto. «Me hice experta en hacer agujeros», bromea la experta.

Para el primer noqueo, el equipo eligió el gen responsable de la pigmentación del calamar. Eligieron este gen porque sería fácil de ver si la edición funcionaba o no. Y lo hizo. En septiembre de 2020, el equipo informó en la revista Current Biology que el gen había cambiado en el 90% de las células editadas del calamar, lo que supuso un avance clave para permitir el estudio genético de los calamares y otros cefalópodos. Mientras que el calamar inalterado mostraba pequeñas motas, el calamar con el gen noqueado era transparente como el cristal.

Desde entonces, el grupo ha experimentado lo mismo con  otros genes, comenta Rosenthal, como por ejemplo, los dos genes que permiten la edición del ARN. Aunque la función de este truco genético no está clara, parece que es básico para el calamar: las larvas que carecen de este gen mueren al poco tiempo de eclosionar.

El grupo está enfocado en añadir, o «colocar», un gen al calamar que produzca una proteína que se vuelva verde fluorescente cuando se una al calcio, que fluye por el axón cuando se activa un nervio. Combinado con el noqueo de la pigmentación, esto permitirá a los investigadores ver literalmente cómo se desarrolla el nervio y poder trabajar en el calamar transparente.

Cultura de calamar

Pese a estos avances en las investigaciones del Dorytheuthis pealeii, y la prestigiosa carrera de la especie al servicio de la ciencia, el calamar sufre un importante contratiempo como organismo de investigación genética: no puede criarse fácilmente en un laboratorio. «Como adulto es muy grande y le gustan las aguas profundas y frías del océano», explica Crawford.

Los especímenes salvajes se pueden meter en tanques, pero no sobreviven más de unos días. Y, aunque los huevos obtenidos por el calamar salvaje se pueden fertilizar en el laboratorio, las crías tienen una dieta compleja y no se pueden mantener con vida lo suficiente como para que se reproduzcan, lo que es necesario para que los científicos puedan establecer distintas líneas genéticas.

Aun así, al otro lado del campus del Laboratorio de Biología Marina, una alternativa al Dorytheuthis flota apaciblemente en una cuba de agua tratada para que parezca el océano de la costa de Japón. Al enfocar la luz al tanque, el especialista en cultura cefalópoda Taylor Sackmar nos muestra un calamar de cola de colibrí, Euprymna barryi, del tamaño de una piedrecita. Es totalmente transparente salvo por sus ojos rojos.

La cría de un mes es la primera descendiente de dos padres modificados genéticamente, que flotan en cubas cercanas como albóndigas con tentáculos. Sackmar apunta la luz a la madre y señala a las tiras sin color de su piel y nos explica que es porque le faltan dos genes responsables de la pigmentación. De sus huevos, al ser fertilizados por un macho que tampoco tiene esos genes, salieron hijos albinos y transparentes.

«La descendencia de esta hembra son la punta de lanza de la investigación CRISPR”, susurra Sackmar, como si no quisiera molestar a los calamares.

Al contrario que el Dorytheuthis, el cola de colibrí puede nacer, crecer y reproducirse en un laboratorio. Aunque el trabajo de Sackmar sigue en un proceso inicial, el científico asegura que el objetivo es que, en un futuro, el laboratorio suministre a científicos de todo el mundo huevos de calamar y adultos para las investigaciones genéticas.

El laboratorio también trabaja para recrear ciclos completos de vida para otros cefalópodos, incluida la sepia o la Sepioloidea lineolata, un cefalópodo rallado típico de Australia. «Si esto va como pensamos, otros laboratorios van a querer más especímenes», asegura Sackmar.

Pero, sigue habiendo muchos retos, para poder escalar el uso de cefalópodos como organismos de estudio. Por ejemplo, todavía no se puede fertilizar artificialmente los huevos de los cola de colibrí, por lo que cualquier modificación genética tiene que esperar a que la madre decida reproducirse. Además, el crecimiento de los calamares es lento, lo que ralentiza también la investigación.

«Los amantes de los calamares dicen: ‘¡Oh! Esto es lo mejor’. Pero el camino no va a ser fácil», señala Miguel Holmgren, otro neurocientífico del NIH que usa el axón gigante del calamar para sus investigaciones.

Moroz, el neurocientífico de Florida, cree que el calamar cola de colibrí es demasiado simple para responder a muchas de las preguntas que hay sobre la neurobiología de los cefalópodos, aunque se refiere a la investigación como «un paso tremendamente importante». Combinando la complejidad neuronal y las distinciones evolutivas, sospecha que cualquier estudio básico sobre cefalópodos acelerará nuestro entendimiento del cerebro.

«Estos organismos han estado aquí desde el final del Paleozoico, hace 250 millones de años», asegura Crawford, y concluye: «Tienen muchas historias que contar».

Imagen de portada: El calamar de aleta larga es considerado hace mucho tiempo un organismo importante en las investigaciones neurocientíficas gracias a su gran axon, una fibra nerviosa que lleva señales a todo el cuerpo. FOTOGRAFÍA DE JOËL SARTORE NAT GEO IMAGE COLLECTION

FUENTE RESPONSABLE: National Geographic. Por James Dinneen*. 5 de octubre 2022.*James Dinneen es un periodista científico y ambiental afincado en Nueva York. En 2020 participó en el programa Logan Science Journalism del Laboratorio de Biología Marina de Woods Hole.

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¿Tienes lapsus y olvidas cosas? Estos son los trucos para mejorar tu memoria.

EJERCITA TU CEREBRO

Dormir ocho horas, hacer ejercicio y tener una buena alimentación son fundamentales a la hora de tener una buena memoria. Con juegos y reglas nemotécnicas puedes potenciarla.

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Con el paso del tiempo y a medida que vamos cumpliendo años, la memoria se debilita y empieza a fallar. Es parte normal del envejecimiento. No recordar donde se han puesto las llaves o las gafas o no recordar información tan rápido como antes son señales muy habituales de que existe un problema leve de memoria. 

El deterioro cognitivo, por tanto, es un síntoma de disfunción cerebral y supone uno de los principales motivos en las consultas de los médicos, especialmente en personas de edad avanzada. De hecho, un estudio afirma que entre un 15% y un 20% de adultos de más de 60 años acuden a su médico de cabecera preocupados por los despistes propios de la edad.

Sin embargo, no todo está perdido y existen fórmulas para desarrollar, potenciar y fortalecer la memoria. Poniendo en práctica estos sencillos trucos se puede conseguir mantener ágil al cerebro y evitar tener lapsus y olvidos. Por ejemplo, y aunque parece obvio, dormir ocho horas durante la noche ayuda a que el aprendizaje se quedé fijado en nuestra memoria.

Buena alimentación y ejercicio físico

Evitar el sedentarismo mediante la práctica de ejercicio físico favorece el riego sanguíneo del cuerpo y el cerebro, mejorando así las respuestas cognitivas. Y junto a esto una buena alimentación es fundamental. Para conservar una buena memoria hay que priorizar los productos ricos en ácidos grasos omega 3 y alimentos como los huevos o las nueces. Por el contrario, hay que evitar los azúcares añadidos y los alimentos fritos.

Uno de los métodos más efectivos son los juegos de memoria para adultos que ayudan a mantener la concentración y memorización de términos o números. Un crucigrama, una sopa de letras, juegos como el ajedrez o hacer puzles. Cualquiera de estas opciones es buena para ejercitar la memoria. 

Los juegos de memoria ayudan a mantener la concentración y memorización de términos 

Asimismo, utilizar reglas mnemotécnicas, es decir, de asociación mental para facilitar el recuerdo de algo facilitan la memorización de datos y el buen funcionamiento de la memoria y el cerebro. Relativizar y simplificar la vida también tiene un impacto positivo en la memoria, así como tener actividad social, puesto que reduce el estrés y la ansiedad, dos de las causas que motivan los lapsus de memoria.

Imagen de portada: iStock

FUENTE RESPONSABLE: El Confidencial. Alma, Corazón y Vida. 22 de septiembre 2022.

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Revelan el origen de la gran inteligencia del pulpo y su parecido con el cerebro humano.

El pulpo es un animal extremadamente inteligente. Una nueva investigación muestra que el cerebro de este invertebrado posee elementos genéticos análogos a los del órgano humano. En ambos organismos, la actividad de estos ‘genes saltarines’ se ha detectado en el área encargada del aprendizaje y las habilidades cognitivas.

Las bases moleculares de las capacidades cognitivas del pulpo siguen siendo objeto de estudio. / Pixabay

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El pulpo es un organismo excepcional con un cerebro extremadamente complejo y capacidades cognitivas únicas entre los invertebrados. Sin embargo, en cierto modo este animal tiene más en común con los vertebrados. Eso sí, la razón evolutiva de su inteligencia y los mecanismos moleculares que la determinan siguen siendo objeto de investigación.

Un nuevo estudio, publicado en la revista BMC Biology, revela que la complejidad neuronal y cognitiva del pulpo podría tener su origen en una analogía molecular con el cerebro humano. El trabajo es fruto de la colaboración entre la Escuela Internacional Superior de Estudios Avanzados (SISSA) de Trieste, la Estación Zoológica Anton Dohrn de Nápoles (SZN) y el Instituto Italiano de Tecnología de Genova (IIT).

La clave: los genes saltarines

La secuenciación del genoma humano reveló en 2001 que más del 45 % está compuesto por secuencias llamadas transposones. Conocidos como ‘genes saltarines’, se trata de secuencias de ADN capaces de moverse de un punto a otro del genoma: a través de mecanismos moleculares de ‘copiar y pegar’ o ‘cortar y pegar’ pueden duplicarse o entremezclarse.

El 45 % del genoma humano está compuesto por secuencias de ADN capaces de trasladarse de un punto a otro: los transposones o ‘genes saltarines’

En la mayoría de los casos, estos elementos móviles están inactivos. A veces, porque a lo largo de generaciones han acumulado mutaciones que han eliminado su capacidad de trasladarse, otras veces porque −aunque su secuencia esté intacta− la célula aplica mecanismos de protección que los bloquean e inhabilitan su capacidad de moverse.

La investigación muestra que los mismos ‘genes saltarines’ están activos tanto en el cerebro humano como en el mismo órgano de dos especies de este invertebrado: Octopus vulgaris, el pulpo común, y Octopus bimaculoides, el pulpo californiano. Según los expertos, este descubrimiento podría ayudar a entender el secreto de la inteligencia de estos fascinantes organismos.

“Ya se sabía que el genoma del pulpo es rico en transposones, pero nunca se había encontrado un elemento potencialmente activo en estos animales”, afirma a SINC Remo Sanges, director del laboratorio de Genómica Computacional de la SISSA.

Los transposones y su relación con la memoria.

Entre los diferentes tipos de transposones existentes, los más representados en el genoma humano son los que pertenecen a la familia denominada LINE, elementos nucleares largos intercalados (de Long Interspersed Nuclear Elements, en inglés).

Tradicionalmente se pensaba que la actividad de los LINE era solo un vestigio del pasado, una herencia de los procesos evolutivos que involucraron a estos elementos móviles. Pero en los últimos años han surgido nuevas evidencias que muestran que en el cerebro humano la actividad de los LINE está finamente regulada.

Los transposones ‘LINE’ son especialmente activos en el hipocampo, la zona del cerebro humano que es sede de la memoria y el aprendizaje.

De hecho, son particularmente activos en el hipocampo, la estructura más importante de nuestro cerebro para el control neuronal de los procesos de aprendizaje. Esta evidencia ha llevado a muchos científicos a creer que están asociados con habilidades cognitivas como la memoria.

Centrándose en aquellos transposones aún capaces de ‘copiar y pegar’, los investigadores han identificado un elemento de la familia LINE en partes del cerebro que son cruciales para las capacidades cognitivas de estos animales.

Representación gráfica de un pulpo. / Créditos: Gloria Ros

Un hallazgo significativo

El descubrimiento ha sido posible gracias a técnicas de secuenciación del genoma de última generación (next generation sequencing), que han permitido analizar la composición molecular de los transposones activos en el sistema nervioso del pulpo.

“El hallazgo de un elemento de la familia LINE activo en el cerebro de las dos especies de pulpos estudiadas es muy significativo y da apoyo a la idea de que estos elementos tienen una función específica que va más allá de ‘copiar y pegar’”, añade Sanges.

El cerebro del pulpo es funcionalmente análogo en muchas de sus características al de los mamíferos.Graziano Fiorito, Estación Zoológica Anton Dohrn

“El lóbulo vertical es la estructura del cerebro que en el pulpo es la sede del aprendizaje y las capacidades cognitivas, al igual que el hipocampo en humanos”, explica Giovanna Ponte, de la Estación Zoológica Anton Dohrn. “Literalmente salté sobre la silla cuando, bajo el microscopio, vi una señal muy fuerte de actividad de este elemento LINE en esta área”.

“El pulpo y el ser humano son los únicos organismos en los cuales se ha observado expresión de elementos LINE en los lóbulos cerebrales que controlan las capacidades cognitivas”, indica, por su parte, Sanges.

Según Stefano Gustincich, del Instituto Italiano de Tecnología, y Giuseppe Petrosino, de la Estación Zoológica Anton Dohrn, “esta similitud entre el hombre y el pulpo que muestra la actividad de un elemento LINE en el origen de las capacidades cognitivas podría explicarse como un ejemplo fascinante de evolución convergente, un fenómeno por el cual, en dos especies genéticamente distantes, se desarrolla el mismo proceso molecular de manera independiente, en respuesta a necesidades similares.”

“El cerebro del pulpo es funcionalmente análogo en muchas de sus características al de los mamíferos”, subraya Graziano Fiorito, director del Departamento de Biología y Evolución de los Organismos Marinos de la Estación Zoológica napolitana. “El elemento LINE identificado representa un candidato muy interesante a estudiar para mejorar nuestro conocimiento sobre la evolución de la inteligencia”, concluye.

Referencia: Petrosino et al., BMC Biology, “Identification of LINE retrotransposons and long non-coding RNAs expressed in the octopus brain”.

Imagen de portada: Gentileza de Astro Aventura

FUENTE RESPONSABLE: SINC -Por Astro Aventura- 16 de julio 2022

Sociedad/Pulpo/Cerebro/Investigación/Neurociencias

Josep Dalmau: a la caza del recuerdo en el laberinto de la memoria.

El profesor ICREA e investigador del Hospital Clínic de Barcelona, participa en el debate “Cómo el cerebro percibe el mundo y genera recuerdos”, organizado por Fundación «la Caixa».

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La memoria juega un papel crucial en la forma en que percibimos el mundo que nos rodea. Y los recuerdos y las experiencias condicionan nuestra percepción de la realidad. Percepción y memoria son dos elementos clave del cerebro que deben ser entendidos para poder tratar diferentes patologías cerebrales. “Cómo el cerebro percibe el mundo y genera recuerdos” fue el título del debate organizado por Fundación “la Caixa” para desgranar algunas de estas cuestiones de la mano de dos investigadores punteros en la materia: Guillermina López-Bendito (CSIC; leer crónica de su intervención) y Josep Dalmau (Hospital Clínic de Barcelona).

“Sabemos bastante sobre cómo formamos y almacenamos los recuerdos. Depende mucho del tipo de memoria al que nos refiramos”. Profesor ICREA y jefe del Equipo de Investigación de Neuroinmunología Clínica y Experimental del IDIBAPS – Hospital Clínic de Barcelona, Dalmau diferenciaba la memoria de corto plazo, largo plazo y la memoria de trabajo, “una memoria de corto plazo importante para la toma de decisiones y el razonamiento”.

En cuanto a la relación neurona-recuerdo, el investigador apuntaba que los circuitos neuronales están establecidos desde que nacemos, aunque el cableado completo se estructura posteriormente. “Tenemos unos 90.000 millones de neuronas y 150 trillones de conexiones. Existen ciertos estímulos en la formación de los recuerdos, una codificación en los circuitos y ciertos grupos neuronales encargados de mantener la memoria”.

Josep Dalmau indicaba que la tecnología permite estudiar la actividad cerebral en distintas zonas del cerebro y manipular los circuitos neuronales en animales. “Son innovaciones que posibilitan dar un paso de gigante hacia un mejor entendimiento de las neuronas. El gran reto es comprender mejor las conexiones entre ellas: cómo se unen determinados circuitos que codifican la memoria, percepciones sensoriales o nuestra respuesta motora. Todo eso ya está ahí; queda saber cómo se forma”.

Un hito de las neurociencias

Desde 2005, Dalmau y su equipo son artífices del descubrimiento de varias enfermedades denominadas encefalitis autoinmunes. “Los pacientes desarrollan anticuerpos que atacan el propio organismo de manera equivocada. La primera que analizamos es la más estudiada y prevalente; desde entonces hemos diferenciado 18 encefalitis más. Suele afectar más a niños, niñas y mujeres jóvenes. La edad media son 20 años”.

El investigador detallaba que esta encefalitis genera anticuerpos que actúan contra los receptores de glutamato, importantes en el buen funcionamiento de las conexiones neuronales. “Inicialmente, los pacientes desarrollan problemas psiquiátricos, difíciles de asociar a una patología neurológica. Pasados los días o las semanas, casi todos acaban en la UCI con graves problemas neurológicos: dejan de respirar y de moverse bien, las crisis epilépticas son constantes… En el pasado morían, ahora sabemos cómo tratarlos con inmunoterapia y se recuperan”.

El proyecto -apoyado por Fundación “la Caixa- Neuronal circuits, and the mechanisms of memory loss and recovery, Josep Dalmau profundiza en la segunda encefalitis autoinmune más frecuente. “En esta patología, los anticuerpos van contra la proteína LGI1 y la función de los hipocampos del cerebro se ve afectada y los pacientes sufren graves alteraciones de memoria”, añadía Josep Dalmau.

Las primeras aproximaciones a esta enfermedad encierran una historia trágica y fascinante. Henry Gustav Molaison fue atropellado por una bicicleta con solo 9 años. Desde ese momento, la epilepsia se convirtió en un martirio que le impedía vivir con un mínimo de normalidad. En 1953, cuando tenía 27 años, un cirujano le extirpó los dos hipocampos. Las crisis epilépticas cesaron, pero el paciente dejó de acumular el más mínimo recuerdo. Cada día era volver a empezar de cero. No formó memoria nueva.

“Este abordaje es interesante desde el punto de vista científico y clínico”, señalaba Dalmau. “Si no formamos memoria, no tenemos identidad. No hay continuidad. Lo importante es que eliminamos estos anticuerpos y curamos a los pacientes. En paralelo nos ha ayudado a descubrir algunos mecanismos de la memoria”.

Ante estos déficits, ¿es posible regenerar recuerdos? “Nuestro cerebro tiene cierta capacidad de regeneración, pero con muchas limitaciones”, admitía Josep Dalmau. “Influye la edad. La plasticidad cerebral es mayor en niños y jóvenes. Y es importante determinar la causa que conlleva la pérdida de memoria. Las memorias pueden estar ahí, pero el cerebro no es capaz de acceder a esa gran biblioteca formada por recuerdos. Incluso existe capacidad de recuperación después de un tumor: una vez extirpado, el cerebro se expande y ciertas memorias regresan. Algo parecido ocurre con las enfermedades inflamatorias que son objetos de nuestro estudio”.

Imagen de portada: El profesor e investigador Josep Dalmau.

FUENTE RESPONSABLE: InnovaSpain. Frontera. España. Por Juan F. Calero. 13 de Julio 2022.

Sociedad y Cultura/Neurociencia/Salud/Memoria/Investigación.

El efecto de los olores: cómo el olfato controla el comportamiento humano.

No solo la elección de la pareja, sino también la de los amigos, está determinada, en parte, por el efecto de los olores. Pero eso no es todo. ¿Sabía usted que el olor de las lágrimas tiene un impacto en las personas?

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Los animales pueden olfatearse intensamente para determinar, por ejemplo, si el otro está preparado para aparearse, pero ¿ocurre lo mismo con los humanos?

¡No!, aseguraría el anatomista Paul Broca, quien influyó de forma decisiva en el modo en despreciamos la influencia de los olores corporales en el comportamiento humano. Ya en el siglo XIX, Broca atribuyó al ser humano un sentido del olfato poco desarrollado, lo que debía entenderse como un cumplido: aquellos bendecidos con inteligencia y libre albedrío probablemente podrían prescindir de los olores como portadores de información.

Pero, si bien la investigación del olfato todavía está poco desarrollada, una cosa está clara: no solo nos olfateamos a nosotros mismos y a los demás incesantemente, sino que lo que olemos también influye de forma decisiva en nuestro comportamiento. Incluso si coincidimos con Paul Broca y no prestamos atención a nuestro sentido del olfato, este sigue controlandonos.

El olor de las lágrimas disminuye la testosterona

«El sentido del olfato es el más antiguo del sistema de percepción humano y está directamente relacionado con el sistema límbico, la zona del cerebro donde se procesan las emociones», explica Laura Schäfer, asistente de investigación en la Clínica de Psicoterapia y Psicosomática de la Universidad Técnica de Dresde. Así que los olores tienen una influencia directa en nuestros sentimientos y comportamientos.

El neurobiólogo israelí Noam Sobel describió en un estudio que el olor de las lágrimas de una mujer provocaba un descenso en el nivel de testosterona de los hombres. Esto se asoció a una menor excitación sexual en la mayoría de los hombres. Las lágrimas contienen una señal química que nos impacta, aunque solo podemos percibirla inconscientemente a través de nuestro sentido del olfato.

Dos leones jóvenes se olfatean.

Los animales se olfatean para saber si el otro está preparado para aparearse. ¿Las personas no?

De forma igualmente inconsciente, podemos leer el miedo, la agresión, el estrés y la felicidad en el olor corporal de otras personas. La elección de una pareja también se hace con la ayuda de la nariz, e incluso las amistades encuentran uno de sus orígenes en el olor corporal.

El olor de los amigos se parece

Inbal Ravreby, que trabaja con Noam Sobel en el Instituto de Ciencias Weizmann de Israel, publicó recientemente otro estudio al respecto. «Sabemos que los amigos suelen parecerse en muchos aspectos. Son similares en personalidad, pero también suelen ser genéticamente similares. Por eso, queríamos saber si es más probable que nos hagamos amigos de personas cuyo olor corporal es similar al nuestro», sostiene Ravreby.

Los investigadores analizaron el olor corporal de las personas que ya eran amigas y descubrieron que estos tenían un olor similar. Pero el olor corporal solo podría jugar un papel menor en la elección de los amigos. Los investigadores también verificaron esto y analizaron los olores corporales de varias personas de la prueba para luego hacer una predicción sobre qué personas tenían más probabilidades de «congeniar» entre sí.

Para determinarlo, los investigadores utilizaron el llamado «juego de los espejos». En este experimento, dos personas se sitúan frente a frente, no pueden hablarse e intentan reflejar los movimientos de las manos y los brazos del otro. 

Cuanto mejor se entiendan dos personas, es decir, cuanto más «congenien», más fluidos y sincronizados serán sus movimientos. «En el 71 por ciento de los casos, la predicción fue correcta», afirma Ravreby.

Esta enorme influencia del olor corporal sorprendió incluso al investigador. Y se tratan por cierto, de algo que no depende de usar el mismo jabón o perfume. Según Ravreby, estas cosas influyen en el olor corporal, pero todos tenemos un olor único, como una huella dactilar: «De hecho, nos gusta el olor de un champú o de un perfume cuando resalta componentes de nuestro propio olor corporal».

Imagen de portada: Según expertos, el olfato está directamente relacionado con el sistema límbico, la zona del cerebro donde se procesan las emociones. NDR

FUENTE RESPONSABLE: Made for Minds. Por Julia Vergin. 5 de julio 2022.

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Los smartphones están destrozando nuestra memoria. La gran pregunta es que si debería importarnos.

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«No puedo hacer nada durante más de quince minutos sin mirar el móvil». Arrancando con esa frase, recorríamos hace unas semanas los problemas y ansiedades de una generación que vive «eternamente desconcertada»

El eco del reportaje ha sido profundo y nos ha llevado a hacernos una pregunta: Más allá de la anécdota, más allá de la sensación generalizada… ¿es posible que esa desconcentración esté teniendo efectos a largo plazo en nuestra memoria, nuestra atención y en nuestras capacidades cognitivas?

¿Nos están cambiando los móviles? ¿Nos está cambiando internet? El debate no es tanto si la memoria (la atención u otras capacidades cognitivas) cambian con el uso de los dispositivos móviles. Eso es una trivialidad. 

Cambian, vaya que si cambian. Y no solo cambian funcionalmente, también lo hacen a nivel estructural y a todos los niveles. Las mismas pantallas han modificado sustancialmente nuestra corteza somatosensorial; o sea, han cambiado la forma en que tocamos el mundo.

No hay que olvidar tampoco que, como nos explicaba Manuel Sebastián, investigador de la Unidad de Cartografía Cerebral de la Universidad Complutense, «sabemos que el texto que incluye enlaces (hipertexto) parece recordarse peor en general, lo que es totalmente lógico porque constituyen distractores y el papel de la atención es crítico en el recuerdo».

Cambios, cambios y más cambios. Esto tiene implicaciones importantes en la medida en que trabajamos en ambientes virtualmente muy enriquecidos y que, por el hecho de estarlo, nos impiden procesar y nos dificultan la concentración. Y sin concentración, los recuerdos se vuelven quebradizos. Esto se da a niveles muy básicos que afectan también a los recuerdos que ya tenemos: cuando optamos por buscar la información en Google en lugar de intentar recordarlo estamos impidiendo que ese tipo de información pase a nuestra memoria.

Pero, ojo, esto es normal. «El hecho de que la información se procese de forma diferente, no es necesariamente malo», nos contaba Sebastián. 

Nuestro cerebro se pasa la vida reorganizándose) y las tecnologías de la información nos llevan afectando desde los primeros pictogramas. De hecho, como señalaba en The Observer, Chris Bird, profesor de neurociencia cognitiva en la Facultad de Psicología de la Universidad de Sussex, “siempre hemos descargado cosas en dispositivos externos, como escribir notas, y eso nos ha permitido tener vidas más complejas. 

No tengo ningún problema con el uso de dispositivos externos para aumentar nuestros procesos de pensamiento o de memoria. Lo estamos haciendo más, pero eso libera tiempo para concentrarnos, enfocarnos y recordar otras cosas”.

El problema son las consecuencias que pueden tener. El problema es saber si todas estas consecuencias positivas pueden tener algún problema asociado. El ejemplo más claro es el hipocampo. Esta área del cerebro está muy relacionado con la orientación espacial. De hecho, la idea de que los taxistas de Londres lo tienen hiperdesarrollado es un lugar común en el mundillo de la neurociencia. Pero, ¿qué pasa si dejamos de necesitar orientarnos? ¿Qué pasa si empezamos a recurrir a los mapas del móvil de forma desproporcionada y el hipocampo acaba por subdesarrollado?

Sobre todo, porque en el cerebro rara vez hay algo que tiene un solo uso. Oliver Hardt, de la Universidad McGill de Montreal, decía que «la densidad reducida de materia gris en esta área del cerebro va acompañada de una variedad de síntomas, como un mayor riesgo de depresión y otras psicopatologías, pero también ciertas formas de demencia». Estamos lejos de tener una relación causal, pero si Hart está en lo cierto “el costo de esto podría ser un enorme aumento de la demencia» (y, a largo plazo, del Alzheimer). Esto, con una población mundial cada vez más longeva, sí que es un problema.

Unas consecuencias sobre las que estamos investigando… El problema, como siempre, es que no es sencillo saber de qué estamos hablando. En EEUU hay un estudio que está siguiendo a más de 10.000 niños año tras año para saber cómo afecta exactamente el teléfono móvil al desarrollo neurocognitivo.

Los primeros estudios lo tienen claro: hay una relación entre el adelgazamiento cortical y la tecnología. Lo que no sabemos a ciencia cierta es qué significa eso. Sobre todo, porque ese adelgazamiento es algo que surge de forma natural con el tiempo; es decir, no sabemos si están madurando antes, o están envejeciendo más rápido.

…pero que nos ha ganado la mano. Al fin y al cabo, el teléfono móvil (la informática en general) se ha comido el mundo. Está en todos lados, por todas partes: hay muy poca gente que no esté metido en este gran experimento social masivo. ¿Qué ocurre si descubrimos que lo que perdemos por el uso de la tecnología no se ve compensado como ha pasado históricamente hasta ahora? Es cierto que, por ahora, no hay datos sólidos que nos obliguen a enfrentarnos a esa pregunta; pero cada vez parece más cercano el día en que tengamos que tomar cartas en el asunto.

Hace unos años, el filósofo Antonio Diéguez defendía que la idea de que «no se le pueden poner puertas al campo» en relación con la tecnología era más un mensaje político, interesado, de relaciones públicas e intereses cruzados que una realidad. Ese parece ser el gran reto de la actualidad: desarrollar los mecanismos sociales necesarios para recuperar el control sobre lo que es bueno o malo para nosotros mismos.

Imagen de portada: Por Mika Baumeister

FUENTE RESPONSABLE: Xataka. Por Javier Jiménez. 5 de julio 2022.

Sociedad/Medicina/Salud/Neurociencia/Smartphones/Cambios

El filósofo que sabe con qué sueñan los animales (humanos y no humanos).

AUTÉNTICOS «SUJETOS ARTÍSTICOS»

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David Peña-Guzmán ha investigado a fondo sobre la vida onírica de las criaturas y sus capacidades creativas. Otra cosa es que seamos capaces de dar un sentido a lo que sueñan, más allá del que arrojan los estudios.

Para todo aquel que tenga la suerte de tener un perro como mascota, podrá comprobar, si como a los de su especie le encanta dormitar sobre la alfombra, que en cualquier momento, de repente, gira la cabeza de manera brusca, o tal vez mueve las patas como si estuviera corriendo en el aire. 

Entonces, el dueño se preguntará si realmente ese perro está soñando o tan solo se trata de ligeros espasmos como fruto de permanecer dormido. ¿Es acaso la capacidad de crear imágenes oníricas exclusiva del ser humano o es un rasgo que compartimos con los demás mamíferos? ¿Puede un perro ya mayor soñar con que corre a toda velocidad por el campo como lo hacía en sus años mozos y sentir felicidad o cierta nostalgia de ello? 

Y en el caso de los gatos, ¿pueden representar en su cabeza la euforia de salir a la caza de un ratón para comérselo? ¿Y qué decir de los delfines que surcan los mares o las palomas que día a día planean sobre nuestras ciudades? 

David M. Peña-Guzmán está seguro de que cuando los canes, pájaros o peces cierran los ojos para descansar, su mente no es un mero encerado negro, sino que son capaces de alcanzar su propia fase REM y entrar en el reino de la fantasía. 

De hecho, varios estudios en el campo de la neurociencia lo confirman, como recoge en su libro dedicado a explorar este tema, When Animals Dream: The Hidden World of Animal Consciousness’ (algo así como ‘Cuando los animales sueñan: el secreto mundo de la conciencia animal’), publicado este mismo año por la Universidad de Princeton. «Hay suficientes datos empíricos y está demostrado científicamente que muchos animales sueñan», comenta en una entrevista a este diario y en referencia a los últimos estudios publicados que refrendan esta idea. 

«Pero a pesar de estas evidencias, no hay conclusiones que hablen de los propios sueños, lo que abre una puerta filosófica a pensar en la relación que tienen los animales con sus propias ensoñaciones, y eso también nos lleva a preguntarnos a nosotros mismos por la naturaleza de nuestros propios sueños». 

«Los animales también tienen la capacidad de imaginar, pero la desarrollan en otras direcciones que tienen sentido solo para ellos» 

El enfoque de Peña-Guzmán es, pues, filosófico, y toma como punto de partida la postura de Nietzsche, que concebía a los animales humanos y no humanos como «sujetos artísticos». 

Esta es otra de las conclusiones que saca en su investigación, pues al final la pregunta por los sueños también es la pregunta por la capacidad creativa y de imaginación que tienen los seres, incluidos los animales. 

«No solo nosotros tenemos la capacidad de imaginar, los animales también, pero la desarrollan en otras direcciones que tienen sentido solo para ellos, no para nosotros», admite. «Para mí, los sueños son actos imaginativos porque es el sujeto quien los crea y genera de forma activa a partir de lo ya vivido o experimentado». 

Al fin y al cabo, nunca podemos soñar con algo que no hayamos visto u oído, podemos mezclar elementos de la realidad durante la vigilia e incluso rescatar a seres del propio mundo de la ficción que no existen (un dragón o un unicornio, por ejemplo), pero nunca podremos soñar con algo que no hayamos visto.

La «metamorfosis de la imaginación nocturna»

Obviamente, la textura, los códigos y el lenguaje de los sueños son muy distintos de los de la vigilia. Así lo creía el filósofo español José Miguel Guardia, de quien Peña-Guzmán toma referencias, cuando hablaba de la «metamorfosis de la imaginación nocturna» para aproximarse a los cambios mentales que se dan en el sujeto que está soñando. 

O mejor dicho: «No es que tú cambies al entrar en un sueño, sino que la propia experiencia onírica está llena de transformaciones que le confieren una categoría ilógica, rara, inusual». 

«Los animales, mediante el juego, producen algo nuevo, que se traduce ya sea en juguetes o normas sociales», asegura el filósofo

Una de las pruebas que confirman que los animales también sueñan es bastante lógica: si pensamos en términos evolutivos y adaptativos, les sirve como medio para la supervivencia. «Los sueños en animales los ponen en tesitura de los posibles peligros a los que se enfrentan en su vida cotidiana», advierte el filósofo. 

Al igual que nuestros sueños tienen la función de reparar o aliviar un daño emocional causado, como un trauma, en los seres no humanos esta ventaja se traduce en recrear escenarios de supervivencia, como demostró el neurocientífico Antti Revonsuo en un estudio. «Sirven de preparación para su vida cuando están despiertos».

Imaginativos, artistas… y bromistas

Pero más allá de esta función evolutiva, los animales tienen capacidades creativas básicamente porque juegan. 

Y el juego, como pensaban ciertos filósofos, es la mayor obra de arte total que existe. «Todo se basa en su habilidad para fingir», como explica Peña-Guzmán. «Cuando juegan, dan un paso hacia un contexto en el que las relaciones de poder entre el más grande o el más pequeño se invierten». 

No pocos son los vídeos en que podemos ver, por ejemplo, a perros grandes jugando con pájaros diminutos. «Entonces, entran en una situación en que no solo se da un juego físico, como por ejemplo cuando un perro hace como que te muerde sin llegar a hacerte daño, sino social, psicológico e, incluso, político, ya que los roles jerárquicos se subvierten», puntualiza.

¿Con qué estará soñando este perrito tan mono? (iStock)

«Los animales, mediante el juego, producen algo nuevo, que se traduce ya sea en juguetes o normas sociales», prosigue el pensador. 

«El animal aprende gracias al juego cuáles son los límites de su comportamiento, cuándo puede morder demasiado y cuándo no, hasta qué punto puede bromear con otro animal sin quebrar ciertas reglas fundamentales. 

Por otro lado, hay varios experimentos científicos de mamíferos que son capaces de producir juguetes, que no es más que la habilidad de usar objetos físicos de manera distinta a lo que les dice su instinto o actuar como si fueran seres vivientes», recalca, poniendo el ejemplo de un estudio en el que un chimpancé simulaba que tenía un bebé entre sus brazos con un pedazo de madera. 

Por tanto, su capacidad creativa mientras están despiertos reside en mayor medida en su habilidad para fingir y bromear con ciertas cosas. ¿Qué sucede con aquellos que permanecen dormidos durante gran parte de su vida, como por ejemplo los osos polares? ¿Podríamos decir que al pasar varios meses recostados pudieran tener dos vidas, una despiertos y otra en brazos de Morfeo? 

Trasladándolo a nosotros, imagina poder soñar durante meses. Peña-Guzmán admite que durante la hibernación no intervienen los mismos procesos fisiológicos que durante el sueño, por lo que no se podría concluir que estas especies alcancen algo parecido a la fase REM.

Una memoria cargada de sentimientos

Por último, el hecho de que los animales sueñen nos lleva a concluir que, efectivamente, tienen emociones y sentimientos. Un debate en el que al entrevistado le da mucha pereza entrar, admitiendo que no hay duda alguna de que los animales, al igual que nosotros, son capaces de sentir emociones.

Algo que se demuestra principalmente en su capacidad para soñar. «La definición de sueño se basa en recrear un evento que ha sido construido previamente en tu memoria», señala Peña-Guzmán. «Tú solo sueñas con cosas que has visto, con elementos que están dentro del reino de tu experiencia». Y aquí es donde entra en juego la emoción: ya solo el hecho de soñar con esto y no con aquello establece un rango de afectación para el que sueña.

La gran incógnita: ¿nos entienden los animales no domésticos?

«Cuando guardamos un recuerdo en nuestra mente, lo hacemos gracias al valor emocional que le hemos agregado», de lo contrario, podríamos recordar todo lo vivido o experimentado. «El propio hecho de recordar ya tiene un carácter emocional, y esto es lo que hace que el recuerdo se quede o se vaya», prosigue. 

«Los sueños guardan una gran relación con nuestra memoria, y también con su factor emocional. Todo lo que soñamos tiene un componente emocional, por muy raro o ilógico que parezca. Entonces, si los animales también sueñan imágenes que previamente han guardado en su memoria, es gracias a esa capacidad emocional» o de afectación por lo que les sucede.

Imagen de portada: David M. Peña-Guzmán, en una foto cedida.

FUENTE RESPONSABLE: El Confidencial. Alma, Corazón y Vida. Por Enrique Zamorano. 22 de Junio 2022.

Sociedad y Cultura/Animales/Neurociencia/Filosofía/Mares

El gen que hace especial al cerebro humano

¿Por qué somos como somos? ¿Qué hace que cada uno de nosotros sea único en el mundo? La respuesta está, sin duda alguna, en nuestro cerebro. Un nuevo descubrimiento explica por qué este órgano es tan excepcional.

Como su propio nombre indica, la corteza cerebral recubre al cerebro y le proporciona su típico aspecto rugoso. Es una de las más grandes maravillas de la naturaleza, que nos ha permitido pasar del uso de las herramientas más simples de nuestros ancestros a crear herramientas tan complejas como un ordenador portátil o una estación espacial internacional.

Gracias a la corteza cerebral podemos construir desde los edificios más grandes y eficientes hasta las más bellas catedrales. Podemos tener interacciones sociales de gran sutileza y lograr en tiempo récord identificar un nuevo tipo de virus como el SARS-CoV-2 y desarrollar una vacuna efectiva contra este.

Más aún, en la corteza cerebral reside buena parte de aquello que nos hace únicos a cada uno de nosotros: nuestra personalidad.

Así evolucionó nuestra corteza cerebral

Al igual que nuestras manos y nuestra nariz, nuestra corteza cerebral es fruto de millones de años de evolución. Tras la gran extinción de los dinosaurios hace 66 millones de años, los mamíferos más grandes que sobrevivieron no eran mucho mayores que un topillo, y su corteza cerebral pesaba unos pocos gramos.

Sin embargo, la incesante acción de múltiples factores siguió creando mutaciones en el genoma de esos mamíferos primigenios, al igual que venía ocurriendo desde el origen de la vida.

Algunas de estas mutaciones eran perjudiciales (como las que nos causan cáncer de piel, por ejemplo), y se perdían al perecer sus portadores. Pero otras mutaciones genéticas fueron beneficiosas, y se perpetuaron en las siguientes generaciones.

Mediante este proceso repetido durante millones de generaciones, la corteza cerebral pequeña y relativamente sencilla de aquellos mamíferos primigenios fue aumentando en tamaño y complejidad hasta convertirse en el fenomenal órgano que ocupa hoy nuestros cráneos y nos permite comprender este artículo.

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Pues bien, un estudio llevado a cabo desde el Instituto de Neurociencias en Alicante ha descubierto uno de estos cambios genéticos que tuvieron lugar durante la evolución y que fueron clave para la expansión de la corteza cerebral humana.

La corteza se forma durante el desarrollo embrionario a partir de células madre neurales, que se dividen constantemente dando lugar a dos células hija tras cada división. Al inicio del desarrollo, la división de células madre neurales genera más células madre, aumentando así en número.

A partir de cierto momento, estas empiezan a generar neuronas (neurogénesis), que finalmente conformarán la corteza cerebral adulta.

Este es un paso decisivo, porque cuando la división celular produce dos neuronas, ya no queda célula madre de repuesto que pueda seguir produciendo más neuronas.

Por ello, el número total de neuronas en la corteza depende del número de células madre neurales que las tienen que generar. Y cuantas más neuronas se generen y más variopintas sean, mayor serán el tamaño y la complejidad de la corteza cerebral.

En el cerebro embrionario humano el número de células madre neurales, su diversidad y su capacidad de proliferación son enormes, mientras que en el pequeño embrión de ratón son mucho menores.

Un gen que regula las células madre del cerebro

La nueva investigación en el laboratorio demuestra que la alta capacidad de proliferación de las células madre neurales de la corteza humana, y de otras especies con una corteza de gran tamaño, se debe en buena medida al gen MIR 3607, cuya función permanecía completamente desconocida hasta ahora.

Este gen pertenece a la familia de los micro ARNs, pequeñas secuencias de ARN que actúan como pequeños directores de orquesta, regulando la actividad de otros genes. En este caso, MIR 3607 aumenta la proliferación de las células madre de la corteza para que eventualmente generen un mayor número de neuronas.

El equipo ha llegado a esta conclusión analizando la presencia y función de este micro ARN durante el desarrollo embrionario de la corteza cerebral en múltiples especies de mamíferos con grandes cerebros. Nuestro estudio ha incluido el ser humano, mediante el cultivo de ‘minicerebros’ (organoides cerebrales).

MIR 3607 aumenta la proliferación de las células madre de la corteza para que eventualmente generen un mayor número de neuronas

¿Por qué otros mamíferos no desarrollaron cortezas cerebrales tan complejas?

La evolución puede ser caprichosa y no siempre avanza hacia órganos o estructuras más grandes y complejas. A veces los hace más sencillos o incluso los elimina.

Esto se llama pérdida secundaria, y es conocido el caso de delfines, ballenas y otros mamíferos marinos para quienes resultó más útil para nadar con agilidad convertir brazos y piernas articulados, y manos con dedos, en simples aletas.

De forma similar, cuando la estirpe de los roedores se separó de los primates hace 75 millones de años, su evolución les llevó a reducir el tamaño de la corteza cerebral en comparación a su ancestro común con los primates.

¿Qué cambios y mutaciones genéticas causaron esta reducción del tamaño cerebral en roedores?

Este estudio da respuesta por primera vez a este enigma. Resulta que en los roedores no se expresa MIR3607 durante el desarrollo embrionario, a diferencia de los primates. Eso hace que sus células madre neurales no proliferen mucho. En consecuencia, se generan pocas neuronas, y la corteza acaba teniendo un tamaño pequeño.

Es decir: gracias a la aparición del gen MIR 3607 el cerebro de los mamíferos aumentó de tamaño durante la evolución, y sigue siendo necesario que las células madre lo mantengan activo para que nuestro cerebro tenga su tamaño apropiado.

En caso contrario, el desarrollo cortical y la neurogénesis son deficientes, dando lugar a un tamaño mucho menor, tal y como ocurrió con los roedores.

Un hallazgo que cambia los libros de texto

Este descubrimiento nos ayuda a comprender cómo las fuerzas evolutivas moldearon nuestro cerebro hasta alcanzar lo que es hoy. Y también, cómo esos mismos mecanismos han moldeado el cerebro de otras especies, cambiando lo que dicen los libros de texto.

El hallazgo también tiene impacto a nivel clínico, ya que el gen MIR 3607 es ahora un posible marcador de diagnóstico genético de malformaciones cerebrales congénitas; en particular, aquellas que afectan al tamaño cerebral, como la microcefalia.

Imagen de portada: Gentileza de Istock

FUENTE RESPONSABLE: National Geographic ESPAÑA. Por *Victor Borrell Franco es Investigador Científico de CSIC, director del grupo Neurogénesis y Expansión Cortical, Universidad Miguel Hernández. Este artículo se publicó originalmente en The Conversation y se publica aquí bajo una licencia de Creative Commons.

Cerebro/Neurociencias/Evolución/Neuronas

El cerebro es como una máquina del tiempo.

Este artículo está especialmente dirigido a mi estimado y mejor escritor Sebastian Felgueras del blog LaCalleDelFondo; ya que ambos teníamos serias dudas sobre la afirmación del título de un similar artículo publicado en el presente blog.

Actualiza cada 15 segundos la información visual para evitarnos alucinaciones.

 

El cerebro actualiza cada 15 segundos la información que procede de los ojos para que podamos gestionar la vida cotidiana sin que caigamos en alucinaciones. Es como una máquina del tiempo que nos proporciona estabilidad visual.

El cerebro no nos presenta en tiempo real las imágenes del mundo que captan nuestros ojos, sino que actualiza las percepciones cada 15 segundos, según una nueva investigación de UC Berkeley.

“Nuestro cerebro es como una máquina del tiempo. Siempre nos remite un momento atrás en el tiempo. Es como si tuviéramos una aplicación que consolida nuestra entrada visual cada 15 segundos para que podamos gestionar la vida cotidiana”, explica uno de los autores del estudio, Mauro Manassi, en un comunicado.

Evitar alucinaciones

«Si nuestros cerebros estuvieran siempre actualizándose en tiempo real, el mundo sería un lugar nervioso, con constantes fluctuaciones de sombras, luz y movimiento, y sentiríamos que alucinamos todo el tiempo», añade David Whitney, otro de los autores.

Los resultados de esta investigación, publicados en la revista Science Advances, se suman a un creciente cuerpo de investigación sobre el mecanismo que está detrás del «campo de continuidad», una función de la percepción visual mediante la cual nuestro cerebro fusiona lo que vemos de manera constante para darnos una sensación de estabilidad visual.

Para el estudio, Manassi y Whitney observaron el mecanismo que se percibe detrás de la ceguera al cambio, que ocurre cuando se introduce un cambio en un estímulo visual y el observador no lo nota.

Experimento con rostros

Reclutaron a unos 100 participantes a través de la plataforma de crowdsourcing de Amazon Mechanical Turk y les pidieron que vieran primeros planos de rostros que se transformaban de jóvenes a viejos. Los rostros aparecían en video que presentaba su envejecimiento con un lapso de tiempo de 30 segundos.

Las imágenes de los videos no incluían la cabeza ni el vello facial, sino solo los ojos, cejas, nariz, boca, mentón y mejillas, por lo que habría pocas pistas, como la disminución de la línea del cabello, sobre la edad de los rostros.

Lo que apreciaron los investigadores es que los participantes apreciaban el envejecimiento de los rostros presentados más despacio de lo que aparecía en el video.

Notaban más lentamente el paso de los años en el rostro presentado en el video y no asumían en tiempo real la imagen más actual en su proceso de envejecimiento.

An Illusion of Stability #2

Percepción basada en el pasado

Eso significa que nuestra percepción visual se basa en el pasado, y no en el presente, porque nuestro cerebro no actualiza en tiempo real la imagen que estamos recibiendo.

“Se podría decir que nuestro cerebro está procrastinando”, dijo Whitney. “Es demasiado trabajo actualizar constantemente las imágenes, por lo que se apega al pasado porque el pasado es un buen predictor del presente. Reciclamos información del pasado porque es más rápido, más eficiente y requiere menos trabajo”.

De hecho, los resultados sugieren que el cerebro funciona con un ligero retraso al procesar los estímulos visuales, algo que tiene implicaciones tanto positivas como negativas.

“La demora es excelente para evitar que nos sintamos bombardeados por información visual en la vida cotidiana, pero también puede tener consecuencias de vida o muerte cuando se necesita precisión quirúrgica”, dijo Manassi.

Función intencional de la consciencia

“Por ejemplo, los radiólogos detectan tumores y los cirujanos deben poder ver lo que tienen delante en tiempo real; si sus cerebros están predispuestos a lo que vieron hace menos de un minuto, es posible que se les escape algo”.

Sin embargo, en general, la ceguera al cambio revela cómo el campo de continuidad es una función intencional de la consciencia y lo que significa ser humano, dijo Whitney.

“No estamos literalmente ciegos”, añade. “Es solo que la lentitud de nuestro sistema visual para actualizarse puede hacernos ciegos a los cambios inmediatos porque se aferra a nuestra primera impresión y nos empuja hacia el pasado. Sin embargo, en última instancia, el campo de continuidad respalda nuestra experiencia de un mundo estable”, concluye Whitney.

Imagen de portada: Los videos de lapso de tiempo de rostros de hombres y mujeres que se transforman de jóvenes a viejos demuestran cómo el cerebro se retrasa al procesar los cambios visuales. CORTESÍA DE MAURO MANASSI

Referencia: Illusion of visual stability through active perceptual serial dependence

Sociedad y Cultura/Neurociencias/Cerebro

Así afecta la soledad al cerebro.

Cómo afecta la soledad al cerebro es una cuestión muy estudiada y que cuenta con un elenco de respuestas muy interesante. Conócelas aquí.

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La ausencia de relaciones sociales es un castigo mental para cualquier animal gregario. Los científicos han estudiado cómo afecta la soledad al cerebro con el objetivo de explorar la relación entre el aislamiento social y determinados trastornos, como el estrés postraumático y la demencia.

En este artículo podrás conocer los principales efectos de la soledad sobre el cerebro. Los cambios que esta provoca, aunque reversibles, afectan a varias estructuras encargadas del comportamiento y las emociones. No te lo pierdas.

Cómo afecta el hecho de estar solos al cerebro

Hace tiempo que la ciencia ha demostrado que el aislamiento social no solo tiene consecuencias para nuestra salud mental, sino que también se ha asociado a cambios fisiológicos en el organismo, como problemas cardiovasculares. Concretamente, la soledad supone un riesgo similar al tabaquismo y la obesidad para desarrollar enfermedades del corazón.

En animales sociales no humanos se ha observado un proceso similar al nuestro: se produce una reducción en el volumen de varias regiones del hipocampo, principalmente en el giro dentado. También se observa una disminución de materia gris en el córtex prefrontal, clave en la toma de decisiones.

A continuación, exponemos los resultados más relevantes. Los estudios en humanos han aumentado su número en los últimos tiempos gracias al desarrollo de nuevas tecnologías y, desgraciadamente, también a todos los casos de aislamiento asociados a la pandemia.

Mujer triste sentada en la cama

Alteraciones en la red neuronal por defecto

Los estudios parecen apuntar a que las principales alteraciones se producen en la denominada red neuronal por defecto (RND): un conjunto de regiones cerebrales activas cuando el cerebro se centra en recuerdos, divagaciones y ensoñaciones.

La sustancia gris de estas áreas presentaba mayor volumen en las personas solitarias. La pregunta es si este correlato fisiológico es una causa o un efecto; es decir, este volumen es lo que hace que sean más solitarias o el hecho de que sean más solitarias es lo que hace que el volumen aumente. Las conexiones entre las neuronas que conectan los distintos núcleos de la RND también resultaron ser más fuertes.

En cuanto a la sustancia blanca, la soledad correlacionó con cambios en el fórnix -las fibras nerviosas que comunican el hipocampo con la RND-. Concretamente, esta estructura estaba mejor preservada en pacientes privados de compañía que en los acompañados.

Sobre estos resultados, los autores postularon que, en situación de soledad, los individuos usan en mayor medida su imaginación, las memorias pasadas y las fantasías sobre otras personas. Esto está mediado por la red neuronal por defecto y, además, la solidez de estas estructuras se retroalimenta con su propia actividad.

Cambios en la arquitectura cerebral.

La estructura cerebral también se ve afectada. En un estudio realizado en ratones, se les provocaba un aislamiento social y sensorial tras haber sido criados en grandes grupos. Los resultados mostraron que la soledad provocó grandes cambios en la arquitectura cerebral de estos animales: se observó una disminución en las neuronas y los problemas asociados a los factores de crecimiento de estas.

Estos cambios fueron especialmente evidentes en la corteza sensorial, encargada de procesar los estímulos externos. La otra región fuertemente afectada fue la corteza motora, lo que explicaba la parálisis de los ratones aislados ante estímulos amenazantes. Los roedores que pudieron quedarse en compañía de congéneres tendían más a la huida y se recuperaban antes del susto.

Aunque es difícil de generalizar a humanos, estos resultados concuerdan con resultados de investigaciones previas que sugieren que la soledad puede ocasionar psicosis, demencia o ansiedad.

Cambios emocionales

La última gran afectación del aislamiento social es la acumulación de una sustancia química concreta en el cerebro, llamada taquicinina 2.

Este estudio, llevado a cabo con roedores, mostraba que la soledad provocaba mayor liberación de este neuropéptido y con él aumentaban la agresividad y la hipersensibilidad a estímulos amenazantes. Estos resultados se reforzaron al ver que se eliminaba el miedo con la supresión del gen que produce la taquicinina en la amígdala. Por otro lado, si se suprimía el gen en el hipotálamo, se eliminaba la agresión.

Como has comprobado, la soledad no solo comporta cambios emocionales como el miedo, la hipersensibilidad y la tristeza. Las modificaciones que sufren las estructuras cerebrales afectan a muchas áreas de la mente, por lo que estos expertos recomiendan cuidar las relaciones sociales. Un círculo social sano puede ser un factor de protección para dolencias muy arraigadas en la sociedad.

Imagen de portada: Gentileza de La Mente es Maravillosa

FUENTE RESPONSABLE: La Mente es Maravillosa.

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