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Más de 900.000 euros para impulsar el estudio del cerebro

De ellos, la Fundación Tatiana Pérez de Guzmán el Bueno destinará 282.000 euros a becas predoctorales en Neurociencia

De generoso y estimulante calificó la doctora Carmen Cavada el apoyo económico de 943.000 euros a la Neurociencia española por parte de la Fundación Tatiana Pérez de Guzmán el Bueno. Este dinero se repartirá entre becas predoctorales, proyectos de investigación, actividades de divulgación y el patrocinio de la Cátedra UAM-Fundación Tatiana Perez de Neurociencia.

El pasado mes de marzo la Fundación anunció la creación de la Cátedra UAM-Fundación Tatiana Pérez de Guzmán el Bueno de docencia e investigación en Neurociencia. La cátedra, que dirige la doctora Cavada, tiene como objetivo principal la coordinación del Plan de Apoyo a la Neurociencia Española de la Fundación y elfomento de la docencia, la investigación y la difusión de los conocimientos en Neurociencia, especialmente en la comprensióndel sistema nervioso humano y de las enfermedades que lo afectan.

Para la puesta en marcha y seguimiento de su Plan de Apoyo a la Neurociencia Española, la Fundación cuenta con un comité científico formado por investigadores de gran prestigio: Joaquín Fuster, catedrático de Psiquiatría y Ciencias del Comportamiento de la Universidad de California en Los Ángeles; Jesús Flórez, catedrático de Farmacología de la Universidad de Cantabria y presidente de la Fundación Down 21; Luis Miguel García Segura, profesor de Investigación en el Instituto Cajal del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y José Serratosa, Jefe del Servicio de Neurología de la Fundación Jiménez Díaz de Madrid.

Previamente, en febrero de este año, la Fundación destinó 525.000 euros, distribuidos en tres años, a proyectos de investigación en Neurociencia. A la convocatoria se han presentado más de 200 solicitudes que están siendo actualmente examinadas por científicos independientes. Además, en la presentación de las ayudas que ha tenido lugar esta mañana, se ha anunciado la convocatoria nacional de becas para realizar tesis doctorales en el ámbito de la Neurociencia, a las que destinarán otros 282.000 euros.

Retos de la Neurociencia

El plan de apoyo a la Neurociencia prevé también la realización dereuniones científicas para favorecer el intercambio de conocimientos entre los neurocientíficos y contribuir a la formación de los jóvenes investigadores. La primera de estas reuniones tendrá lugarel próximo 6 de junio en la Real Academia Nacional de Medicina y en ella se presentará de forma oficial el Plan de Apoyo a la Neurociencia, promovido por la Fundación.

Este primer simposio analizará los “Retos de la Neurociencia en el siglo XXI”, y contará con la presencia de destacados investigadores que hablarán sobre la iniciativa Brain en EEUU (Álvaro Pascual-Leone) y el proyecto Cerebro Humano europeo (Javier de Felipe), el reto que presentan las dos patologías neurodegenerativas más prevalentes (alzhéimer y párkinson) y la discapacidad intelectual.

La Neurociencia tiene gran futuro en este momento y esta ayuda se alinea con las iniciativas Cerebro Humano de Europa y Proyecto Brain de Estados Unidos, para darle un impulso nuevo a esta disciplina”, destaca Carmen Cavada. La catedrática resaltó también que esta iniciativa privada se inscribe en la tradición científica española que representa nuestro Nobel Santiago Ramón y Cajal, considerado el padre de la Neurociencia moderna, y que continúan los neurocientíficos españoles actuales, “muy activos y con gran reconocimiento internacional”.

Más de 900.000 euros para impulsar el estudio del cerebro – ABC.es.

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Recrean la actividad del cerebro de un gusano en una imagen en tres dimensiones |MIT

La técnica podría ayudar a los científicos a descubrir cómo las redes neuronales procesan la información sensorial y generan comportamientos


resizer

MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY (MIT) Han creado un sistema de imagen que revela la actividad neuronal en todo el cerebro de los animales vivos

http://www.abc.es/videos-ciencia/20140519/neuron-activity-3575158976001.html

Se trata de una técnica pionera, la primera primera mediante la cual se pueden generar imágenes en 3-D de los cerebros enteros de los animales en una escala de tiempo de milisegundos, y que podría ayudar a los científicos a descubrir cómo las redes neuronales procesan la información sensorial y generan comportamientos.

Lo han conseguido un grupo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y de la Universidad de Viena, que han creado un sistema de imagen que revela la actividad neuronal en todo el cerebro de los animales vivos.

El equipo utilizó el nuevo sistema de imagen para captar la actividad de cada neurona del gusano «Caenorhabditis elegans», así como la actividad de todo el cerebro de una larva de pez cebra, ofreciendo una imagen más completa de la actividad del sistema nervioso de lo que había sido posible hasta ahora.

según Ed Boyden, uno de los autores del trabajo, so se conoce la actividad de una sola neurona del cerebro «no se puede saber cómo se está computando la información, de este modo, se necesita saber qué están haciendo las neuronas ascendentes para entender lo que significa la actividad de una neurona determinada».

Esto quiere decir, según el científico, que «si usted quiere entender cómo la información se está integrando en las sensaciones y da paso a la acción, hay que ver todo el cerebro».

Con las nuevas posibilidades derivadas de este sistema en 3D el enfoque de esta investigación podría ayudar a los neurocientíficos a aprender más acerca de las bases biológicas de los trastornos cerebrales.

En la actualidad, según Boyden, no se sabe muy bien, en cualquier trastorno cerebral, el «conjunto exacto de las células que participan», por lo que «la capacidad para estudiar la actividad en todo el sistema nervioso puede ayudar a identificar las células o redes que están involucradas con un trastorno del cerebro, dando lugar a nuevas ideas para terapias».

¿Cómo codifican la información las neuronas?

Las neuronas codifican la información -datos sensoriales, planes motores, los estados emocionales y pensamientos- mediante impulsos eléctricos llamados «potenciales de acción», que provocan elderramamiento de iones de calcio en cada celda al dispararse. Dirigiendo proteínas fluorescentes que brillan cuando se unen al calcio, los científicos pueden visualizar este encendido electrónico de las neuronas.

Sin embargo, hasta ahora no ha habido forma de poner imagen a esta actividad neuronal en gran volumen, en tres dimensiones, y en alta velocidad. La exploración del cerebro con un rayo láser puede producir imágenes en 3D de la actividad neuronal, pero se necesita mucho tiempo para capturar una imagen, ya que cada punto debe ser escaneado individualmente.

El equipo del Instituto Tecnológico de Massachusetts quería lograr imágenes en 3D similares pero acelerar el proceso para que pudieran ver la descarga neuronal, que se produce en sólo unos milisegundos. El nuevo método se basa en una tecnología ampliamente utilizada conocida como imágenes de campo claro, que crea imágenes en 3D mediante la medición de los ángulos de los rayos entrantes de la luz.

Los microscopios que realizan imágenes del campo de luz han sido desarrollados anteriormente por varios grupos. En el nuevo estudio, los investigadores del MIT y austriacos optimizaron estos microscopios óptico de campo para lograr, por primera vez, obtener imágenes de actividad neuronal.

Con este tipo de microscopio, la luz emitida por la muestra que se va a examinar se envía a través de un conjunto de lentes que refracta la luz en diferentes direcciones. Cada punto de la muestra generaalrededor de 400 puntos de luz diferentes, que luego se pueden recombinar utilizando un algoritmo de computadora para recrear la estructura 3D.

Recrean la actividad del cerebro de un gusano en una imagen en tres dimensiones – ABC.es.

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Una terapia celular logra que ratones con esclerosis múltiples puedan moverse

Más de de 2,3 millones de personas padecen EM, una enfermedad en la que el sistema inmune ataca la mielina


 

UTAH UNIVERSITY La EM afecta la función nerviosa al dañar la mielina. Los ratones con MS no puede moverse (1); La terapia con células madre neurales humanas estimula las propias células del ratón para reparar la lesión (2); El tratamiento reataura la función nerviosa y los ratones podían andar y correr (3)

Un estudio realizado en ratones aporta nuevos datos sobre la terapia celular para el tratamiento de la esclerosis múltiple (EM). En el trabajo que se publica en «Stem Cell» se demuestra que la terapia celular con células medre neurales humanas logra que ratones discapacitados por una enfermedad similar a la EM volvieron a caminar dos semanas después del tratamiento.

La primera sorpresa que se llevaron los investigadores de la Universidad de Utah y de la de California-Irivine (EE.UU.) fue que los animales no rechazaron las células. Pero después vieron que estos animales, que tienen que se alimentados con la mano porque no pueden moverse para comer y beber por su cuenta, «empezaron a caminar», señala Tom Lane, autor del trabajo. En apenas 10-14 días los ratones habían recuperado sus habilidades motoras y seis meses más tarde no mostraron signos de desaceleración.

M, una capa de aislamiento que rodea las fibras nerviosas. El daño producido inhibe la transmisión de los impulsos nerviosos y causa una variedad de síntomas que incluyen dificultad para caminar, problemas de visión, fatiga y dolor.

Forma progresiva

La mayoría de los medicamentos aprobados se dirigen a las formas tempranas de la enfermedad con el fin de reducir los ataques del sistema inmunológico, aunque en los últimos años los científicos han centrado su atención en la búsqueda de maneras de detener o revertir la EM. Este descubrimiento podría ayudar a los pacientes con la forma progresiva de la enfermedad, para la que no hay tratamientos .

Loring cree que una de las claves del éxito de su trabajo es la forma en la que se cultivaron las células. El cambio en el protocolo de cultivo, señala, produjo un tipo de célula madre neural humana que resultó ser extremadamente potente.

Las células madre neurales humanas envían señales químicas que ordenan a las células del propio ratón que reparen los daños causados por la EM. Los investigadores especulan con la posibilidad de que, «en lugar de tener que injertar células madre en un paciente, un procedimiento complejo desde el punto de vista médico, podríamos ser capaces de desarrollar un medicamento». Ahora bien, los ensayos clínicos son un objetivo a largo plazo y los próximos pasos son evaluar la durabilidad y seguridad de la terapia con células madre en ratones.

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Primer mapa del cerebro humano en desarrrollo

Permitirá el estudio en detalle de enfermedades como el autismo y valida el uso de modelos animales en investigación

Uno de los retos más importantes de este siglo es el de entender el funcionamiento del cerebro humano, uno de los sistemas más complejos del universo. Un requisito indispensable para tratar un amplio abanico de enfermedades que abarca desde aquellas que se «gestan» en el seno materno, como la esquizofrenia o el autismo, hasta las que se manifiestan en las últimas etapas de la vida, como el párkinson o el alzhéimer.

La revista «Nature» publica esta semana dos trabajos que prometen un importante impulso en el conocimiento del cerebro y sus patologías. Ambos trabajos están ligados al Instituto Allen de Estudios Cerebrales, una entidad privada sin ánimo de lucro puesta en marcha por Paul G. Allen, cofundador de Microsoft, que está empeñado en desentrañar los misterios del cerebro.

Un equipo del Instituto Allen, liderado por Ed Lein ha generado un modelo de alta resolución del patrón de activación de los genes en el cerebro humano durante el desarrollo embrionario, concretamente en las semanas 15, 16 y 21 de gestación. «Conocer cuándo un gen se expresa en el cerebro puede dar pistas importantes acerca de su función», explica Ed Lein, investigador en el Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro.

Manual de instrucciones

«Este atlas ofrece una visión completa de qué genes están activos en un momento determinado, en una región concreta y en qué tipos de células, durante el desarrollo embrionario. Esto significa que tenemos un mapa del cerebro humano en desarrollo. Algo crucial para entender cómo se forma el cerebro de manera saludable y una poderosa herramienta para investigar que va mal en la enfermedad», explica Lein.

Lo que han conseguido los investigadores del Allen «es una especie de manual de instrucciones de cómo se va formando el cerebro, limitado a tres estadíos del desarrollo embrionario, aunque con datos de miles de genes», aclara Juan Lerma, director del Instituto de Neurociencias de Alicante CSIC-UMH. Esta es la primera vez que se obtiene un mapa de expresión génica de este tipo en humanos.

En especial, resaltan los autores, el trabajo puede aportar datos muy interesantes en patologías como el autismo, que se empiezan a gestar durante el desarrollo embrionario. «En patologías como el autismo o la esquizofrenia hay alteraciones muy sutiles en la arquitectura cerebral, debido a la expresión de distintos genes», explica Lerma.

Conocer dónde y cuándo se activan los distintos genes que intervienen en el desarrollo del cerebro es importante también a la hora de desarrollar posibles dianas terapuéticas, resalta Mara Dierssen, del Centro de Regulación Genómica de Barcelona y presidenta de laSociedad Española de Neurociencia, que destaca el enorme valor de este trabajo para la comunidad científica.

Tanto Dierssen como Lerma coinciden en resaltar la importancia de que los datos obtenidos se hayan puesto a disposición de todos los investigadores. «El alcance del proyecto y el nivel de detalle de los datos recogidos, ha podido lograrse gracias al enfoque altamente colaborativo e interdisciplinar de distintos proyectos del Instituto Allen. Y ahora los datos están a disposición pública. Toda la comunidad científica puede beneficiarse de nuestro esfuerzo para impulsar sus propias investigaciones en nuevas y emocionantes direcciones», subraya Allan Jones, director ejecutivo del Instituto Allen para el Estudio del Cerebro.

El mapa de expresión génica abre nuevas posibilidades ya que permitirá a los neurocientíficos «estudiar en patologías espontáneas o inducidas en el laboratorio cómo la alteración de determinados genes genera modificaciones en el desarrollo del cerebro».

Modelos animales

El trabajo valida además el controvertido uso de modelos de ratón para el estudio de las patologías humanas, ya que ha puesto de manifiesto que hay más similitudes que diferencias entre el cerebro de roedores y el humano. «Un trozo de corteza cerebral de ratón no se diferencia la del cerebro humano, como ya adelantó Cajal», explica Lerma.

Las diferencias más significativas halladas entre ratones y humanos se encuentra en la corteza prefrontal, «una zona que nos diferencia evolutivamente de otras especies», explica Dierssen, que advierte que «hay que tener en cuenta que la mayor parte del desarrollo de esta zona del cerebro tiene lugar después del nacimiento, y depende de la experiencia». Algo que habrá de tenerse en cuenta, apunta, a la hora de estudiar el desarrollo de las patologías: «a nivel prenaltal ya se producen cambios, pero también hay un componente postnatal tan importante o más que el que se produce durante el desarrollo embrionario». Por lo que cree dificil que pueda atribuirse con certeza una patología al desarrollo prenatal exclusivamente.

Mapa de carreteras

Un segundo trabajo del Instituto Allen ha logrado por primera vez establecer el mapa de las redes neuronales del cerebro compoleto de ratón. Hasta ahora se contaba con mapas parciales de conexiones entre distintas regiones del cerebro, pero este es el primer «conectoma» del cerebro completo de un mamífero. Desde hace un cuarto de siglo se dispone del conectoma del gusano C. elegans, que tiene sólo 302 neuronas. Sin embargo, el cerebro del ratón tiene 75 millones de neuronas, organizadas de forma similar a las del humano.

Ambos trabajos se han dado a conocer un año después de que Obama hiciera pública la iniciativa Brain. En esta segunda etapa se ha doblado el presupuesto inicial, que era de cien millones de dólares, para dotar a los neruocientíficos de herramientas capaces de desentrañar el funcionamiento del cerebro.

El gran reto: de las neuronas a la conducta

Una proteína verde fluorescente ha permitido trazar las conexiones del cerebro, algo así como el “mapa de carreteras”. “Todas estas conexiones estaban determinadas en el ratón e incluso en humanos. Pero lo que no estaba bien determinado era en qué cantidad estaban interconectados las distintas estructuras del cerebro entre sí.” Este estudio ha permitido “saber dónde estas las autopistas, las carreteras nacionales y las secundarias del cerebro”, explica gráficamente Juan Lerma.

Uno de los grandes retos del cerebro de mamíferos es saber cómo se genera la conducta a partir de la actividad de las neuronas. Aunque esto aún no se ha logrado en el gusano C. Elegans, cuyo conectoma ya se conoce, es un requisito previo para dar ese importante paso. Hace unos días, Rafael Yuste, el principal impulsor del Proyecto Brain explicaba a ABC que lo importante para dar este paso, además de tener las conexiones, es ver la actividad conjunta de grupos de neuronas que forman estructuras “emergentes” que dan lugar a funciones concretas, como el pensamiento.

Primer mapa del cerebro humano en desarrrollo – ABC.es.

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Reprograman células para que se conviertan en neuronas funcionales

Alzhéimer, párkinson son algunas enfermedades que se podrían beneficiar de este tratamiento novedoso

GONG CHEN LAB, PENN STATE UNIVERSITY
En verde, neuronas funcionales y sanas obtenidas gracias a la reprogramación celular

Investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania, en Estados Unidos, han desarrollado una tecnología innovadora para regenerar neuronas funcionales después de una lesión cerebral y también en sistemas modelo utilizados para la investigación sobre la enfermedad de Alzheimer. Los científicos usaron células de soporte del sistema nervioso central, las células gliales, para regenerar neuronas funcionales saludables, que son críticas para la transmisión de señales en el cerebro.

Gong Chen, autor del trabajio, considera el método un gran avance en el largo camino hacia la reparación del cerebro. «Esta tecnología puede convertirse en un nuevo tratamiento terapéutico para las lesiones traumáticas cerebral y de la médula espinal, el ictus, la enfermedad de Alzheimer, la de Parkinson y otros trastornos neurológicos», señala el autor de la investigación que se publica este jueves en «Cell Stem Cell».

Cuando el cerebro se ve perjudicado por una lesión o enfermedad, las neuronas a menudo mueren o se degeneran, pero las células gliales se vuelven más ramificadas y numerosas. Estas «células gliales reactivas» inicialmente construyen un sistema de defensa para evitar que las bacterias y las toxinas invadan los tejidos sanos, pero este proceso constituye eventualmente cicatrices gliales que limitan el crecimiento de las neuronas sanas.

«El problema con las células gliales reactivas es que a menudo se quedan en el sitio de la lesión, formando una cicatriz glial y evitan que las neuronas crezcan de nuevo en las áreas lesionadas», explica Chen, cuyo laboratorio probó hace varios años nuevas maneras de transformar el tejido de la cicatriz glial en tejido nervioso normal. «Hubo más células gliales reactivas y menos neuronas funcionales en el sitio de la lesión, lo que nos permitió lanzar la hipótesis de que es posible convertir las células gliales en la cicatriz en neuronas funcionales en el lugar de la lesión en el cerebro».

Esta investigación se inspiró en la tecnología premiada con el Premio Nobel de células madre pluripotentes inducidas (iPSCs), desarrollada por el grupo de Shinya Yamanaka, que mostró cómo reprogramar células de la piel en células madre. Chen y su equipo comenzaron mediante el estudio de cómo las células gliales reactivas responden a una proteína específica, NeuroD1, que se sabe que es importante en la formación de las células nerviosas en el área del hipocampo de cerebros adultos.

Hipótesis

Estos científicos plantearon la hipótesis de que la expresión de la proteína NeuroD1 en las células gliales reactivas en el sitio de la lesión podría ayudar a generar nuevas neuronas, tal como hace en el hipocampo. Para probar esta hipótesis, el equipo infectó células gliales reactivas con un retrovirus que especifica el código genético de la proteína NeuroD1 y que es de replicación deficiente, por lo que no puede matar a las células infectadas. «Un retrovirus puede infectar sólo células que se dividen como células gliales reactivas, pero no afecta a las neuronas, lo que lo hace ideal para uso terapéutico con efectos secundarios mínimos en las funciones normales del cerebro», resalta Chen.

En una primera prueba, estos expertos analizaron si las células gliales reactivas pueden convertirse en neuronas funcionales después de la inyección del retrovirus en el área de la corteza de ratones adultos. Los científicos descubrieron que dos tipos de células gliales reactivas, células astrogliales en forma de estrella y células gliales NG2, se reprogramaron en neuronas tras una semana de haberse infectado con el retrovirus NeuroD1. «Curiosamente, las células astrogliales reactivas se reprogramaron en neuronas excitadoras, mientras que las células NG2 se reprogramaron en dos neuronas excitadoras e inhibidoras, por lo que es posible lograr un equilibrio excitación-inhibición en el cerebro después de la reprogramación», apunta Chen.

Su laboratorio también realizó pruebas electrofisiológicas que demostraron que las nuevas neuronas convertidas por el retrovirus NeuroD1 podrían recibir señales de neurotransmisores a partir de otras células nerviosas, lo que sugiere que las neuronas recién convertidas se habían integrado con éxito en los circuitos neuronales locales.

En una segunda prueba, Chen y su equipo usaron un modelo transgénico de ratón con la enfermedad de Alzheimer y demostraron que las células gliales reactivas en el cerebro enfermo del ratón también se pueden convertir en neuronas funcionales. Además, el equipo vio que, incluso en los ratones de 14 meses de edad con la patología, una edad más o menos equivalente a 60 años en los seres humanos, la inyección de retrovirus NeuroD1 en una corteza de ratón todavía puede inducir un gran número de neuronas recién nacidas reprogramadas a partir de células gliales reactivas.

«Por lo tanto, la tecnología de conversión que hemos demostrado en los cerebros de los ratones puede potencialmente usarse para regenerar neuronas funcionales en personas con enfermedad de Alzheimer», afirma Chen, quien probó con su equipo el método en células gliales humanas cultivadas para ver si este método se limita sólo a los roedores, hallando que éstas también se reinventan, cambiando su forma de células gliales planas laminares en neuronas de aspecto normal, con axón y ramas dendríticas.

Reprograman células para que se conviertan en neuronas funcionales – ABC.es.

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El cerebro humano trabaja al borde de la locura

Un modelo de los flujos de la actividad cerebral creado por científicos de la Universidad de Granada muestra que existe un equilibrio crítico entre avalanchas y calmas cuya ruptura puede provocar patologías mentales

Mapa del cableado neuronal del cerebro extraído del Proyecto Conectoma.

Hace 107 años, un aragonés logró el único premio Nobel de ciencia labrado hasta ahora dentro de nuestras fronteras con la única ayuda de un microscopio, útiles de dibujo y una mirada inquisitiva. Más de un siglo después, el camino pionero emprendido por Cajal ha avanzado tanto que, por paradójico que parezca, hoy el conocimiento acumulado de la trama y la función del cerebro es algo tan complejo que escapa a la propia comprensión del órgano que lo investiga.

Miguel Ángel Muñoz y Paolo Moretti

Por suerte, los investigadores de hoy cuentan con una herramienta tan imprescindible como para Cajal lo fueron sus lápices. Proyectos como el Blue Brain y el Human Brain Project utilizan superordenadores para crear modelos de simulación del cerebro humano, lo que ha convertido la investigación puntera en neurociencia en un trabajo conjunto de biología, física, matemáticas y computación. Hoy existen modelos básicos que los científicos pueden emplear como recreación informática del cableado cerebral. Pero la tarea no acaba aquí: una vez dibujada la arquitectura estática del cerebro, hay que poner en movimiento toda esa circuitería. “Utilizando una sencilla analogía, es como si tuviéramos a nuestra disposición, por un lado, un detallado atlas de carreteras, y por otro, un mapa del tráfico en distintos y determinados momentos del día”, resume Miguel Ángel Muñoz, catedrático de Física Teórica y Computacional de la Universidad de Granada (UGR).

Muñoz y su colega Paolo Moretti trabajan en el Instituto Carlos I de Física Teórica y Computacional y en el grupo de investigación en Física Estadística y de los Sistemas Complejos de la UGR. Allí cuentan con el superordenador PROTEUS, que les ha permitido simular ese tráfico eléctrico de la actividad cerebral utilizando como atlas de carreteras el mapa de la conectividad neuronal más preciso que existe, elaborado por el neurocientífico Olaf Sporns en la Universidad de Indiana (EE.UU.).

Lo que Muñoz y Moretti han logrado es reproducir la circulación por la red neuronal en distintas condiciones de actividad o reposo para analizar cómo y en qué regiones del cerebro se distribuye ese flujo electroquímico. “Los episodios de actividad neuronal constituyen un mecanismo para entender cómo la información codificada en las neuronas viaja de un lugar a otro del cerebro, haciendo así posible la integración de toda la información, dando coherencia al sistema”, apunta Muñoz.

Terremoto en la cabeza

Según publican los científicos en la revista Nature Communications, lo que han descubierto es que los patrones de actividad cerebral varían enormemente en intensidad, entre la llovizna y el diluvio. En algunos casos se producen avalanchas que, explica Muñoz, “no podemos comparar con el ejemplo del tráfico, porque para ello debería ocurrir que los coches, en un punto, pudiesen desdoblarse en varios y multiplicarse o evaporarse”. El físico asemeja estos episodios a “terremotos que continuamente perturban la superficie de la Tierra, y que en un proceso de cascada desencadenan avalanchas sísmicas de gran variabilidad”.

De acuerdo a los investigadores, la estructura jerárquica del cerebro posee el mando de control que permite regular la magnitud y la extensión de estas avalanchas, y si algo falla, las consecuencias pueden ser muy graves. “Si las avalanchas fuesen demasiado breves, la información codificada en ellas no podría viajar de una parte a otra del cerebro y no habría una coherencia suficiente para las operaciones cognitivas”, señala Muñoz. “Por otro lado, si las avalanchas fuesen siempre demasiado intensas, el cerebro estaría en un estado perpetuo de terremoto devastador, o dicho con algo más de precisión, en un estado de perpetua actividad epiléptica”.

El trabajo de Muñoz y Moretti resalta que esa capacidad de modulación permite al cerebro trabajar en un equilibrio crítico para que la información llegue a todas partes sin saturar el sistema. “Operar en condiciones críticas ofrece ventajas funcionales, como capacidades de computación óptimas, memoria y un amplio rango dinámico”, escriben los autores en su estudio. Pero se trata de un delicado balance en el punto justo entre el exceso y el defecto, dos posibilidades que “serían nefastas para el correcto funcionamiento del cerebro y ambas se pueden relacionar con patologías mentales”, concluye Muñoz. Algo que el escritor Philip K. Dick, autor del relato que dio origen a la películaBlade Runner, observó con otras palabras: “La distinción entre la cordura y la locura es más estrecha que el filo de una navaja”.

El cerebro humano trabaja al borde de la locura – ABC.es.

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Ranulfo Romo: «Es probable que no seamos otra cosa que títeres de nuestras neuronas»

Investigador de la Universidad Nacional Autónoma de México, estudia las bases neurobiológicas de la toma de decisiones

SENC
El investigador mexicano Ranulfo Romo fue uno de los ponentes del XV Congreso de la Sociedad Española de Neurociencia celebrado recientemente en Oviedo

Ranulfo Romo estuvo en España con motivo del XV Congreso de la Sociedad Española de Neurociencias, celebrado en Oviedo del 25 al 27 de septiembre. Investigador del Instituto de Fisiología Celular de l Universidad Autónoma de México (UNAM) y miembro del Colegio Nacional de Mexico, su trabajo se centra en comprender qué hay detrás de la toma de una decisión. “Probablemente tomar una decisión es el mecanismo cumbre de nuestro cerebro. Y dado que no tenemos acceso directo a los procesos finos de la maquinaria cerebral, tenemos que generar modelos experimentales, en mi caso utilizando primates, que en la escala sensorial, motora y de memoria a corto plazo tienen un cerebro muy parecido al nuestro. En monos entrenados para tomar decisiones, como evaluar opciones o información sensorial, podemos estudiar directamente las neuronas involucradas en esta función. Lo bonito de esto es que detrás de una decisión perceptual podemos estudiar mecanismos muy básicos aún no bien conocidos, como por ejemplo cómo se representa la información del mundo externo en nuestro cerebro. Por ejemplo, cuando vemos una cara, ¿se ve en el cerebro?, o ¿qué representación hay en el cerebro auditivo cuando oímos una voz? Y lo que hemos visto es que hay una copia cerebral, neuronal, muy dinámica, de lo que ocurre en el mundo externo. El mundo que percibimos tiene una representación física en la actividad de nuestras neuronas.

-¿Cómo es esa representación?

-La coordinación de chispas eléctricas, que es el lenguaje de las neuronas, en un instante del tiempo representan variables físicas de los estímulos. Se puede decir que las secuencias temporales de una palabra se representan en las chispas eléctricas de las neuronas, es una especie de código digital para reconstruir las imágenes del mundo externo. Esas representaciones son muy útiles porque nos permiten sentir y, como material primario, generar los procesos de percepción. Por ejemplo, en el caso del reconocimiento de una cara, se combina lo que guardamos en la memoria y la representación sensorial inmediata, que se produce en ese momento. Al cotejarlo se reconoce a la persona. Si falla la memoria no sabemos quién es, y si falla la representación sensorial tampoco, como ocurre en Alzheimer, donde se han perdido los circuitos cerebrales de la memoria. Se pueden representar los atributos físicos pero no se pueden combinar con los guardados en la memoria y no lo reconoceríamos, ni podríamos entender las palabras que escuchamos. Hace falta la información sensorial inmediata más la representación del código para decodificar las palabras. Esto nos permite estudiar en qué parte del cerebro y en qué forma guardamos la información y podemos encontrar el código neural de la memoria. Y ver cómo se combina con la entrada sensorial. Y la parte cumbre de todo esto es la toma de una decisión: ahí está esta persona que conozco.

-Según esto, todo lo que hacemos a diario son decisiones…

Absolutamente todo. Y, por ejemplo, cuando tecleamos en el ordenador, el cerebro está tomando decisiones muy rápidas para escribir lo más relevante.

-¿Cómo sabe una neurona lo que es más importante? ¿Tomamos nosotros esa decisión o es una ilusión y en realidad la toman nuestras neuronas?

Es una ilusión creer que somos dueños de nosotros mismosy que tenemos control en la toma de decisiones. Quienes toman las decisiones son los circuitos neuronales, que en su trabajo por detrás del nivel de consciencia hacen estas operaciones y finalmente mandan una decisión para que creamos que la hemos tomado nosotros. Es cierto que parece que hay un tiempo muy corto, donde interviene la consciencia, y se puede vetar esa decisión. Pero es muy corto, y ahí intervienen mucho los sistemas de educación familiar, que nos hacen ser prudentes. Porque tomar una decisión tiene muchas consecuencias para bien o mal. Y detrás están todos los valores, y tenemos circuitos que le dan valor al contenido de una decisión. Hay decisiones fáciles, difíciles y otras imposibles, pero hay que hacer algo siempre. Aunque sea no hacer nada, que ya es una decisión que tomó el cerebro

-¿Qué circuitos están implicados en la toma de decisiones?

-Cuando se trata de evaluar el contenido de la información que entra por nuestros sentidos, por ejemplo un documento que tiene información, entra por la vista, al leerlo, se representa en la corteza visual y luego viaja por muchos circuitos cerebrales hasta ir a cotejarse con su experiencia, con la información adquirida a lo largo de la vida para tomar una decisión. Hay múltiples circuitos de neuronas que se coordinan espacial y temporalmente para tomar decisiones. Los circuitos muy bien integrados optimizan una decisión. Por ejemplo, los de un ingeniero, un abogado, un médico o un tenista como Rafa Nadal, que basados en la experiencia toman una decisión. Nadal debe tener un circuito muy interesante para coordinar la información visual, auditiva y propiceptiva –[que proporciona información sobre la posición del cuerpo]- y evalúa de dónde llegan las bolas y cómo responder. Estos circuitos tiene que ver con la experiencia previa y el entrenamiento.

-¿Estas habilidades para tomar decisiones son innatas o se pueden entrenar?

-Esa cuestión es un eterno debate. Hay quienes piensan que se nace con circuitos óptimos para ser algo concreto en la vida. Otros tienen la postura de que es una cuestión de educación. Yo pienso que es la combinación de ambas cosas, que hay factores genéticos que optimizan la circuitería cerebral y también que con entrenamiento, es decir, con educación o ejercicio, nosotros podemos hacer circuitos muy óptimos para tomar decisiones. Un cerebro no entrenado, aun con circuitos óptimos, no va muy lejos. Y a la inversa, un cerebro mal construido y bien educado tampoco. Se requiere una combinación de ambas cosas, pero la educación es fundamental.

-¿Las emociones interfieren en la toma de decisiones?

-No solo somos entes racionales. Tenemos también un cerebro emocional. Y así como se combina la información sensorial con la memoria y el aparato motor, también lo hace con el aparato emocional. Las emociones también le dan color a nuestras decisiones. Tiene que ver con los procesos de todos los días, en los que obtenemos recompensas. Cada vez que tomamos una decisión correcta, el cerebro nos da una recompensa. Y tenemos circuitos cerebrales que dan valor a nuestras decisiones. Hace años participé en estos experimentos donde descubrimos que había circuitos cerebrales que tienen una molécula llamada dopamina que da valor al contenido de la información. Sin este valor no podemos aprender ni memorizar, y por tanto sin dopamina la vida podría ser un desastre.

-¿El sistema de recompensa del cerebro está implicado entonces en la toma de decisiones?

-Totalmente. Nuestro cerebro busca recompensas todos los días. Al llegar a casa busca que le reciban bien, que la comida sea sabrosa, que la cama sea la adecuada para un buen descanso, que le llamen sus amigos y le demuestren su afecto. Si hacemos algo mal, como no pasar un examen, la recompensa es tan negativa que puede hacer que nos deprimamos. Este sistema de recompensa da valor a lo que recibimos a cambio de las decisiones que tomamos.

-¿Se puede cambiar esta valoración cambiando nuestra forma de pensar?

-Los psiquiatras, que son más prácticos, le pueden dar una pastilla. Pero cuando se tiene un problema, el hecho de comentarlo con alguien también ayuda. Nuestra vida es importante siempre y cuando uno tenga un impacto en el otro. Solos no somos nadie. Somos alguien por los demás. Yo no sabría si mis decisiones son o no correctas si los demás no me dan una referencia.

-¿La toma de decisiones es exclusiva de nuestra especie?

No. Hasta un gusano como Caenorhabditis elegans tiene que tomar decisiones. Y nos parecemos en que son categóricas. Quizás en lo que nos diferenciamos es que yo puedo posponer mis decisiones y no estoy seguro de que el gusano pueda hacerlo. Las decisiones dependen mucho del medio y del contexto donde esté cada organismo. Aunque son categóricas en ambos casos, las del gusano C. elegans son muy diferentes.

-¿Mucha información perjudica la toma de decisiones?

-No lo creo. Es bueno tener información, pero más importante que eso es tener conocimiento. El paso de información a conocimiento es muy importante. Quizá es algo que aún no se ha evaluado muy bien en nuestras sociedades, porque ahora tenemos acceso a la información, que a veces se confunde con conocimiento. Ese paso significa que damos sentido a la información y que la usamos para un propósito. Cuando leo el periódico tengo acceso a la información. Pero con detalle solo le presto atención a la que es útil para mi vida y la incorpora a mi conocimiento. Y eso requiere una toma de decisiones

-¿Podrán las máquinas tomar decisiones mejor que nosotros en un futuro, un robot, por ejemplo?

-Decisiones razonadas como las nuestras, no creo. Pero hay algo muy importante. Hace unos meses escribí el prólogo de un libro sobre la consciencia y el autor hacía énfasis en si podremos generar alguna vez una consciencia artificial. Una consciencia artificial significa un consciencia capaz de evaluar información, de sentir, percibir y tomar decisiones razonadas y con emociones. El autor sugiere que sí y lo argumenta. Yo dudé, pero me acordé del libro de Verne “Viaje a la luna”. El libro tardó cien años en hacerse realidad. No quiero ser profeta pero quizá en cien años tengamos una consciencia artificial. Y no sé cómo se transformarían nuestras vidas. Crearíamos organismos autónomos con capacidad para tomar decisiones. Y no sé como podrán interaccionar los seres biológicos con esos seres, que después se podrían autoconstruir y generar su propia cultura “artificial”. Yo no lo voy a ver, pero, basándome en lo que ocurrió con Julio Verne, creo que todo lo que uno se imagina algún día lo cristalizará.

-Julio Verne, aunque era abogado, tenía una gran afición por la ciencia y estaba muy al tanto de los avances científicos, de forma que podía intuir que cosas serían factibles en un futuro relativamente cercano y cuáles no. ¿Con el conocimiento que tenemos ahora sobre el cerebro podríamos llegar a crear esa consciencia artificial? ¿O pasará como con la máquina del tiempo imaginada por H.G. Wells, contemporáneo de Verne, que hoy sigue siendo una ficción?

-Por el momento crear una consciencia artificial es prácticamente imposible. Tendríamos que conocer el cerebro muy bien para llegar a eso…y me gustaría que nunca sucediera. Pero dado el avance científico, muy rápido, vamos conociendo los secretos de nuestro propio cerebro. Pero cabe la duda y la posibilidad de que el cerebro mismo, como se estudia a sí mismo, nos genere una trampa, de forma que nunca podamos conocerlo en su totalidad. Y en ese caso generaremos máquinas imperfectas, perfectas sólo para el automatismo, como los ordenadores, que tienen una capacidad de cálculo superior a la nuestra, pero que funcionan sólo con nuestras instrucciones, en forma de programa. Lo que sabemos del cerebro actualmente es mucho y muy poco al mismo tiempo. Sabemos dónde y en qué parte ocurren los procesos cerebrales, pero cómo ocurren, los principios básicos, no solo sabemos.

-¿La teoría del gen egoísta de Richard Dawkins, para explicar las bases biológicas de nuestra conducta, podría interpretarse como “la neurona egoísta”, que toma decisiones por nosotros y nos hace creer que son nuestras?

-Este asunto de Dawkins lo discutía hace poco con mi esposa. Con mi cerebro consciente he decidido preservar mis genes a través mis nietos. Y ocupo mucho de mi tiempo en seguirles de cerca en su educación, llevarles al colegio, enseñarles cosas útiles. No es que quiera hacerlos a mi imagen y semejanza, sino que quiero contribuir a su educación. Y reflexionando con mi esposa, me di cuenta de que en el fondo lo que “a mí me interesaba”, en mi egoísmo, era lo que mis neuronas estaban decidiendo: que teníamos que preservar nuestros genes. Es probable que no seamos otra cosa que títeres de nuestras neuronas. Y que todas nuestras decisiones sean producto de nuestra maquinaria cerebral. Y nuestra consciencia no es más que un producto emergente que es muy difícil de ubicar en un lugar concreto, porque es producto de la actividad de nuestras neuronas.

-Esto que dice pone en tela de juicio el libre albedrío…

– Ese es un tema que me interesa mucho. Hace un año organicé un simposio en el Colegio Nacional de México, con personalidades de diversos ámbitos, para discutir si nuestras acciones están determinadas o si tenemos libre albedrío. La conclusión a la que llegamos fue muy interesante: Los físicos y matemáticos, en su mayoría, dirán que todo está determinado. La mayoría de los biólogos pensamos que hay cierta libertad. Sin embargo, hay un experimento muy bonito de Benjamin Libet, en el que registraba la actividad cerebral de sujetos a los que pedía que hicieran un movimiento cuando quisieran, y mientras Libet registraba la actividad cerebral. Y encontró que antes de que los sujetos decidieran mover el dedo, sse activaban sus neuronas. Y al ver este resultado les preguntó cuándo notaron que querían hacer ese movimiento. Y encuentra que 300 milisegundos antes [de la intención] las neuronas estaban activadas, y llega a la conclusión de que todo movimiento voluntario es involuntariamente iniciado y que todo acto conscientemente iniciado es inconscientemente iniciado. Si esto fuera cierto, quiere decir que no tenemos libre albedrío. Sin embargo, existe la posibilidad de que tengamos una franja de tiempo muy corto donde podemos juzgar ese deseo, esa intencionalidad y dejarla pasar, bloquearla, vetarla o modularla. Puede que los asesinos tengan mucho más corto este tiempo y no puedan cancelar la ejecución de la acción. Si existe el libre albedrío, tendríamos una franja de tiempo muy corta para modular nuestras acciones y decisiones.

– Entonces, la frase de Cajal, padre de la neurociencia moderna, que dice que un hombre puede, si se lo propone, esculpir su propio cerebro, ¿cómo encaja?

-Por supuesto, porque en el fondo, una vez que he tomado una decisión recibo un feedback externo que va moldeando mis acciones. De hecho, se dice que sólo se aprende de los errores, y no de los refuerzos positivos, o éxitos. Si Nadal no se entrenara, por más aptitudes que tenga, no sería el campeón que es ahora. Si don Santiago Ramón y Cajal no hubiese pasado horas y horas al microscopio viendo las muestras de tejido que preparaba, nunca hubiese podido ser el gran neurobiólogo español, quizá el más grande todos. Y se hizo a sí mismo, con muy pocos recursos. Cuando tomamos un libro para leerlo, por ejemplo, supone una opción personal, una disciplina para sentarse y leerlo. Toda acción tiene un coste, con un refuerzo positivo o negativo. Y de esas dos cosas muy elementales, binarias, uno va esculpiendo su cerebro haciéndose a si mismo lo que uno cree que quiere ser.

-Pertenece a Colegio Nacional de México, ¿qué significa eso para usted?

-Somos un grupo de 40 personas de diversos ámbitos: pintores, novelistas, matemáticos… Diego Rivera perteneció a la Sociedad, así como Mario Molina (Nóbel de Química en 1995) Octavio Paz o Carlos Fuentes, recientemente fallecido, un grupo selecto de personas. Esto nos otorga una posición vitalicia muy conveniente para los miembros, porque tenemos mucha libertad para nuestro trabajo. El lema es ‘libertad por el saber’. No dependemos de las instituciones, sino de nosotros mismos. Somos libres.

Eso, si las neuronas se lo permiten….

-Exactamente…

Ranulfo Romo: «Es probable que no seamos otra cosa que títeres de nuestras neuronas» – ABC.es.

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