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Biblioteca de la Universidad Complutense de Madrid

Miércoles, 19 de junio de 2019

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El Nobel Edvar Moser explica nuestro sistema de mapeado cerebal, un GPS muy evolucionado

La sala de grados de la Facultad de Medicina ha acogido la conferencia Space and time in the brain, impartida por el Premio Nobel Edvar Moser, y organizada por Nobel Prize Dialogue, una organización que tiene la intención de "acercar el trabajo de los premios de la academia sueca a las nuevas generaciones". El conferenciante obtuvo el Premio Nobel en el año 2014 "por sus descubrimientos de células que constituyen un sistema de posicionamiento en el cerebro", junto a los investigadores John O'Keefe y May-Britt Moser.

 

Edvar Moser explica que su investigación surgió de una pregunta: ¿Cómo sabemos dónde estamos? Como muchos avances en ciencia la primera verificación empírica de que el cerebro tenía una gran relevancia en ese conocimiento llegó de manera casual. Moser explica que en los años 50, a un ya famoso paciente, se le extirpó el hipocampo y perdió no sólo la memoria episódica, sino también el sentido del espacio.

 

Desde entonces se ha avanzado en ese conocimiento y se ha descubierto que "ese sentido no se localiza en una única área, pero sí hay dos principales, como son el hipocampo y la corteza entorrinal, que están estrechamente conectadas". Moser explica que, sobre todo, en los comienzos de esa investigación poder acceder a esas zonas cerebrales era un enorme reto, así que se hicieron experimentos con otros animales como moscas y gusanos como C. Elegans. Al final se optó por los estudios en ratones, que "aunque es cierto que tienen estas dos áreas ubicadas en una zona diferente del cerebro, al menos se conectan de la misma manera que en los humanos y tienen las mismas propiedades".

 

El trabajo comenzó con un estudio en ratas, realizado por Edward C. Tolman, quien "propuso que tenemos unas mapas cognitivos que nos permiten ubicarnos en el espacio, algo que rompía con los paradigmas previos". Sus experimentos sugirieron que las ratas eran capaces de tomar atajos y desvíos para llegar a su destino, lo que implica que no es todo una cuestión de aprendizaje. Fueron unos estudios controvertidos que no todo el mundo consideró válidos hasta que en los 70 "John O'Keefe utilizó microelectrodos conectados directamente en el cerebro de las ratas para hacer un registro eléctrico de neuronas en el hipocampo, y encontró las bautizadas como células espaciales". A finales de los años ochenta se sumó el descubrimiento de células que marcan la dirección de la cabeza en el presubículo dorsal.

 

Redes evolutivas

Moser explica que faltaba saber de dónde venía la señal, y a eso se han dedicado él y su equipo desde 1996, registrando la actividad en la corteza medial entorrinal, que es la que aporta la señal más fuerte al hipocampo dorsal. A raíz de esos estudios, en 2005 descubrieron una red de células en esa corteza medial entorrinal, que son células que tienen campos espaciales con un patrón regular que forman una estructura hexagonal periódica, y que conforman la métrica del mapa cerebral del espacio.

 

El Nobel añade que este tipo de redes se han descrito en otras especies, como murciélagos y monos, lo que sugiere que "se originaron relativamente pronto en la evolución de los mamíferos. También en los humanos se han descrito gracias a estudios con electrodos en pacientes con epilepsias agudas que no se pueden tratar con fármacos".

 

El sistema de mapeado cerebral funciona, de acuerdo con Moser, como un GPS de ultimísima generación, dependiendo del movimiento y sin importar lo que hay en el entorno. Además estas redes de células coexisten en las mismas áreas con células de dirección de la cabeza y con las células de velocidad, algo que se descubrió en el año 2015. De ese modo, "tenemos información sobre la dirección y la velocidad, exactamente como un GPS, sin importar la localización en la que nos encontremos, y a todo eso hay que unir unas células de borde que indican los límites del espacio en el que nos movemos". Además, los objetos que encontramos en los ambientes, los utilizamos como marcadores locales para movernos por el entorno.

 

Diferentes mapas espaciales

El mapa espacial que se encuentra en la corteza entorrinal, según Moser, es fundamentalmente diferente del mapa de células espaciales del hipocampo. Por un lado, "el mapa de redes celulares es rígido y universal, así que la escala, la orientación y la relación de fase se preservan, y la estructura intrínseca de ese mapa de red entorrinal se mantiene incluso durante el sueño, así que esas células que se disparan juntas durante una carrera, lo hacen igual durante el sueño".

 

Por otro lado, las células espaciales son totalmente diferentes, así que el sistema de posicionamiento tiene dos componentes: un mapa rígido de células de red y un mapa multifaceta de células espaciales. El mapa rígido es bueno para medir la posición, mientras que las células espaciales permiten el almacenamiento de distintas memorias.

 

Ahora bien, esos mapas se tienen que desarrollar en el tiempo y para conocer ese sistema se están estudiado las dinámicas de diferentes redes celulares con las que se ha descubierto que el tiempo se expresa en la actividad de células individuales de la corteza lateral entorrinal.

 

Identificar lugares y Alzheimer

Aclara Moser que "cada vez que visitamos un sitio nuevo se crea una combinación única de células, las combinaciones son prácticamente infinitas y lo único que hace falta es que las células se conecten para que la próxima vez que se llegue allí esas células se activen y recreen la memoria". Es decir, no se crean nuevos tipos de células, porque eso no tendría sentido evolutivamente, sino que se crean combinaciones entre ellas.

 

A partir de ahí, el Nobel añade que un recuerdo, desde un punto de vista fisiológico, es ese grupo de células que se conectan debido a una experiencia o momento, y al recordarlo se activan de nuevo trayendo la situación original a la persona.

 

De acuerdo con el investigador, la enfermedad de Alzheimer muchas veces empieza con la degeneración de las células que regulan la orientación y por eso las personas no saben dónde están y se pierden. De ahí que una parte importante de su investigación sea una posible y futura aplicación práctica para tratar enfermedades neurodegenerativas. Ahora lo que se intenta es averiguar por qué esas células son tan vulnerables a las enfermedades.

 

Reconoció, eso sí que "hace falta mucha persistencia en este campo para descubrir lo que ocurre en el cerebro, y hay estudiantes que se pasan años y años simplemente para avanzar algo. Por eso en esta investigación ayuda ser cabezota y estar muy motivado, porque sin duda es un aprendizaje lento".

El Premio Nobel Edvar Moser durante su conferencia en la Facultad de MedicinaEl rector Carlos Andradas y el Premio Nobel Edvard MoserJavier Arias, decano de la Facultad de MedicinaTras la conferencia se abrió un turno de preguntasEl Premio Nobel Edvar Moser imparte la conferencia Space and time in the brain
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