El cerebro humano madura igual que Internet

Una novedosa cartografía revela que pasa de escasas conexiones neuronales a convertirse en una red integrada

El proceso de maduración del cerebro humano es similar al desarrollo de Internet: el cerebro pasa de un estadio de centros aislados, con malas conexiones con otros centros, a convertirse en una red completamente integrada. Esto es lo que revela un estudio reciente realizado por investigadores de la EPFL de Suiza, en el que se elaboraron los mapas de las conexiones neuronales de personas de entre dos y 18 años. Para el desarrollo de esta cartografía se creó un programa informático especial que ayudará a comprender mejor la esquizofrenia y la epilepsia, entre otras aplicaciones.

El cerebro de un niño muy pequeño funciona como Internet en sus inicios, y el de un adolescente como una compleja y moderna red de fibra óptica.
Esto es lo que ha revelado un estudio sobre la sustancia blanca del cerebro, realizado por científicos de la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) y de la Universidad de de Lausanne (UNIL), en Suiza, en colaboración con investigadores de la Escuela Médica de Harvard y de la Universidad de Indiana, en Estados Unidos.
Técnica aplicada
Los científicos afirman que el cerebro humano se encuentra en constante evolución. A lo largo de toda nuestra vida, las redes de fibras neuronales que conectan entre sí las diversas áreas del cerebro no dejan de aumentar en número y eficacia.
Según publica la EPFL en un comunicado, gracias a una tecnología puntera, los investigadores pudieron observar estas redes de fibras neuronales y su desarrollo, mediante la comparación de cerebros de personas de distintas edades.
La finalidad de la investigación era comprender mejor el proceso de maduración del cerebro humano, desde la más tierna infancia hasta el final de la adolescencia.
La técnica empleada, no invasiva, fue una técnica denominada tractografía de IRM, explican los científicos en la revista PNAS. Esta técnica aplica la IRM (tecnología de registro de imágenes por resonancia magnética) y analiza, con un programa informático, las imágenes registradas.
Con la tactrografía se observa, en concreto, la simetría de la difusión del agua en el cerebro: los haces de tractos de fibras hacen que el agua se difunda asimétricamente en el cerebro. Esta asimetría, denominada anisotropía, permite calcular el número de fibras en cualquier región cerebral, dado que existe una relación directa entre la cantidad de fibras y el número de anisotropía (asimetría del agua).
Novedoso programa informático
Los científicos desarrollaron el programa informático aplicado en la tractografía de IRM del presente estudio. Este software permitió realizar la cartografía de la conectividad neuronal del cerebro de los individuos estudiados.
Según explica al respecto del programa informático creado Jean-Philippe Thiran people.epfl.ch/jean-philippe.thiran, profesor de la EPFL y director del Laboratorio de tratamiento de señales de dicha escuela: "nuestro software combina una serie de procesos: empieza con la IRM individual y culmina con la creación de un mapa personalizado de las redes de fibra que se encuentran en el cerebro".
Para el desarrollo y utilización del sistema completo ha sido necesario todo un equipo de matemáticos, físicos, y médicos. Los resultados obtenidos demuestran que la tecnología empleada podría hacer progresar las investigaciones sobre algunos trastornos neuronales, como la epilepsia o la esquizofrenia.
Hallazgos realizados
Con las imágenes y mapas de los cerebros obtenidas por los investigadores en el presente estudio, se pudo establecer que el cerebro de un niño pequeño se parece a Internet en sus inicios, con centros aislados o mal conectados, mediante conexiones poco eficaces.
Por el contrario, el cerebro adulto, afirman los científicos, podría ser comparado con una moderna red de fibra óptica, completamente integrada.
El equipo de investigadores partió para su estudio de la hipótesis de que la sustancia blanca del cerebro, formada por los haces de neuronas que conectan las diferentes partes de éste, madura por la transformación de las conexiones frágiles neuronales en potentes "autopistas".
Para probar esta idea, los científicos realizaron la cartografía de una treintena de personas de entre dos y 18 años de edad. Gracias a la IRM, pudieron observar el modo en que el agua se distribuía por el cerebro y, a partir de sus asimetrías (anisotropía), establecer la correspondiente densidad de las fibras neuronales de cada región cerebral.
Thiran y su colaborador, Patrick Hagmann, profesor del departamento de radiología de la UNIL, crearon una base de datos de diversas secciones transversales de las fibras neuronales y representaron sus resultados en gráficos. A partir de ellos, elaboraron después un modelo tridimensional de cada cerebro, en el que se muestran los miles de fibras que conectan las diferentes partes.
Difusión gratuita del software
Estos modelos individuales de los cerebros han dado una idea no sólo de la forma en que se desarrolla el cerebro, sino también de las diferencias estructurales existentes, por ejemplo, entre los cerebros de las personas diestras y zurdas.
Por otro lado, los científicos explican que pretenden aplicar el método al estudio de la esquizofrenia y de la epilepsia.
Por último, el sistema podría ayudar en un futuro a los neurocirujanos a conocer con mayor precisión el lugar donde deben operar para aliviar los síntomas de la epilepsia, así como establecer qué áreas es mejor evitar en el momento de la operación.
Jean-Philippe Thiran y Patrick Hagmann esperan poder poner a disposición de los hospitales del mundo el programa informático desarrollado, con libre acceso y de forma completamente gratuita, a principios del año próximo.

Diversas regiones del cerebro son responsables de la espiritualidad

No existe el “punto de Dios” ni un área cerebral específica en el origen de este fenómeno, según Brick Johnstone

En los últimos años, diversos neurólogos han tratado de darle una explicación al fenómeno de la espiritualidad humana desde la perspectiva del funcionamiento del cerebro. La última investigación al respecto ha revelado que la actividad del lóbulo temporal derecho estaría vinculada al grado de religiosidad de cada individuo. Según el autor del estudio, de la Universidad estadounidense de Missouri, este descubrimiento ayuda a establecer una base neuropsicológica de la espiritualidad. Contrastado con estudios anteriores, también revelaría que la espiritualidad no está aislada en una sola área específica del cerebro, sino que es un fenómeno dinámico, que emplea a múltiples partes cerebrales.

En los últimos años, diversos neurólogos han tratado de darle una explicación cerebral al fenómeno de la espiritualidad humana.
De hecho, la neurología ha llegado a desarrollar una rama específica de investigación, la neuroteología o neurociencia espiritual, que se encarga de estudiar las actividades neuronales relacionadas con experiencias subjetivas de espiritualidad.
Algunos de los hallazgos realizados en este sentido han sido los siguientes: En 2010, una investigación realizada por científicos del Institute of Neurology de Londres, reveló que existía una relación entre el lóbulo temporal derecho y la religiosidad.
Por otro lado, un estudio de investigadores de la Universidad de Udine, en Italia, ha vinculado las zonas parietales posteriores del cerebro con la noción de "autotrascendencia" , concepto que se usa para evaluar el comportamiento espiritual de cada individuo; y una investigación llevada a cabo por especialistas del National Institute on Aging (NIA), de Estados Unidos, ha establecido una asociación entre la religiosidad y el volumen del gyrus temporal medio de nuestro cerebro.
De este modo, los expertos llevan tiempo tratando de averiguar si el cerebro humano cuenta con un "God spot" o "punto de Dios", un área cerebral específica responsable de la espiritualidad de nuestra especie.
Espiritualidad en el lóbulo parietal derecho
Una de las últimas investigaciones al respecto ha sido la realizada por un neurólogo de la Universidad de Missouri (MU), en Estados Unidos, el profesor de psicología de la School of Health Professions de dicha Universidad, Brick Johnstone.
En un comunicado de la MU, se explica que Johnstone se basó para su investigación en un estudio previo en el que se había vinculado la trascendencia espiritual con una reducción del funcionamiento del lóbulo parietal derecho del cerebro.
Partiendo de este estudio, el científico evaluó las características espirituales de 20 personas que padecían lesiones cerebrales traumáticas en su lóbulo parietal derecho, que es una región del cerebro situada unos pocos centímetros por encima del oído derecho.
Estas características espirituales fueron, entre otras, el nivel de creencia de los voluntarios en la existencia de un poder supremo o el grado de fe de los participantes en que sus vidas formaban parte de un plan divino.
El científico descubrió así que los voluntarios con lesiones más graves en esta región cerebral mostraron un sentimiento mayor de cercanía a un poder supremo.

Diversas partes del cerebro implicadas
Por otro lado, Johnstone evaluó la frecuencia de las prácticas religiosas de los participantes en el estudio, esto es, con qué periodicidad asistían a oficios religiosos o escuchaban programas religiosos; y al mismo tiempo midió la actividad de sus lóbulos frontales.
De este modo, encontró una relación entre la actividad reducida en estas áreas del cerebro y una participación aumentada en prácticas religiosas. Es decir, que el científico determinó diversos aspectos del fenómeno espiritual vinculados a una actividad reducida del lóbulo frontal.
A raíz de estos resultados, Johnstone señala que: "Hemos descubierto una base neuropsicológica de la espiritualidad". Pero, teniendo en cuenta los resultados de otros estudios, el científico añade que dicha base "no estaría aislada en una sola área específica del cerebro".
Johnstone cree que la espiritualidad sería, por tanto, un fenómeno "dinámico, que emplea a muchas partes cerebrales. Ciertas áreas del cerebro juegan papeles más importantes, pero todas trabajan juntas para propiciar las experiencias espirituales individuales".
Por tanto, según el científico, el "punto de Dios" no existiría, si no que la espiritualidad sería un fenómeno complejo, que implica a múltiples áreas del cerebro, relacionadas además con muchos aspectos de las experiencias espirituales.
Relación entre la espiritualidad y el "yo"
Por otra parte, Johnstone explica sobre sus hallazgos: "Los especialistas en neuropsicología han demostrado varias veces que los daños en la parte derecha del cerebro reducen la atención personal en el yo. El hecho de que nuestra investigación haya demostrado que la gente con estas lesiones es más espiritual, sugiere que las experiencias espirituales estarían asociadas con una reducción de la atención en el sí mismo. Esto es coherente con muchos textos religiosos, que señalan que los individuos deben concentrarse en el bienestar de otros más que en el propio".
También sería coherente con los resultados de estudios previos, realizados con monjes budistas y franciscanos con una función cerebral corriente, que revelaron que las personas que aprenden a minimizar el funcionamiento de la parte derecha de sus cerebros incrementan sus conexiones espirituales durante la meditación y la oración.
En general, se sabe que el lado derecho del cerebro está relacionado con la auto-orientación, mientras que la parte izquierda está asociada con la manera en que cada individuo se relaciona con otros. Los resultados del presente estudio han aparecido en la publicación especializada International Journal of the Psychology of Religion.

Múltiples canales de pensamiento evitan la congestión cerebral

Las interacciones de las redes del encéfalo no se colapsan porque se comunican en frecuencias distintas, revela un estudio

Una investigación realizada por científicos de Alemania y Estados Unidos ha revelado que las redes del encéfalo pueden evitar colapsarse en sus intersecciones de mayor tráfico comunicándose en frecuencias distintas. Los investigadores utilizaron una técnica denominada magnetoencefalografía (MEG) para analizar la actividad encefálica de un total de 43 personas. De este modo, descubrieron que las distintas redes encefálicas funcionan a frecuencias diferentes, como si se tratase de relojes que marcasen ritmos distintos. El análisis de la estructura temporal de la actividad encefálica desde esta perspectiva podría resultar especialmente útil para comprender afecciones psiquiátricas como la depresión y la esquizofrenia, afirman los autores del estudio.

un artículo recién publicado en la revista Nature Neuroscience, investigadores de Alemania y Estados Unidos dotados de fondos europeos informan que las redes del encéfalo pueden evitar colapsarse en sus intersecciones de mayor tráfico comunicándose en frecuencias distintas.
Su trabajo se enmarcó en el proyecto Brainsync (Interacciones a gran escala en las redes del encéfalo y anomalías en enfermedades encefálicas), dotado de fondos por valor de 2.978.242 euros en virtud del tema de Salud del Séptimo Programa Marco (7PM) de la Unión Europea.
Por lo general, para estudiar las redes del encéfalo (zonas de éste que cooperan con frecuencia) se utiliza la técnica de imagen por resonancia magnética (IRM), que permite seguir el flujo sanguíneo.
Esta práctica se fundamenta en la creencia de que todo incremento del flujo sanguíneo hacia determinada parte del encéfalo se debe a un aumento en la actividad de las neuronas de esa zona.
En cambio, en el estudio referido, efectuado por investigadores del Centro Médico Universitario de Hamburgo-Eppendorf (Alemania), de la Escuela Universitaria Washington de San Luis (Estados Unidos) y de la Universidad de Tubinga (Alemania), se utilizó otra técnica denominada magnetoencefalografía (MEG) para analizar la actividad encefálica de 43 voluntarios sanos.
Uno de los autores, Maurizio Corbetta, de la Escuela Washington mencionada, explicó las limitaciones de la IRM: "Sólo nos permite seguir la actividad de las neuronas de forma indirecta; no se puede observar aquellas actividades que se producen a frecuencias superiores a 0,1 hercios, es decir, una vez cada 10 segundos. Se sabe que algunas señales del encéfalo pueden realizar ciclos de hasta 500 hercios, es decir, 500 veces por segundo".
Comprender afecciones psiquiátricas
Por el contrario, la MEG permite detectar cambios ínfimos en los campos magnéticos del encéfalo, debidos a que un gran número de células estén activas a la vez. También permite detectar estas señales a frecuencias de hasta 100 hercios.
Joerg Hipp, autor principal, asociado tanto al Centro de Hamburgo-Eppendorf como a la Universidad de Tubinga, declaró en referencia a los descubrimientos realizados : "Descubrimos que las distintas redes encefálicas funcionan a frecuencias diferentes, como si se tratase de relojes que marcasen ritmos distintos".
Ciertas redes que abarcaban el hipocampo -región del encéfalo fundamental para la formación de la memoria- registraban actividad a una frecuencia próxima a los 5 hercios, mientras que otras redes relacionadas con los sentidos y el movimiento estaban activas a velocidades de entre 32 y 45 hercios.
Al mismo tiempo, muchas otras redes encefálicas funcionaban a frecuencias de entre 8 y 32 hercios. Por tanto, estas redes "temporo-dependientes" se asemejan, por así decir, a los distintos mapas de ruta de una línea aérea, que se superponen pero funcionan cada una a distintas velocidades.
En palabras de Corbetta: "Se han realizado varios estudios de la depresión y la esquizofrenia con IRM que han revelado cambios "espaciales" en la organización de las redes del encéfalo. Los estudios con MEG proporcionan una ventana a la estructura "temporal", que es mucho más profusa en información. En un futuro esta técnica podría dar lugar a nuevas pruebas de diagnóstico o a métodos para observar la eficacia de las intervenciones frente a afecciones mentales discapacitantes".
El objetivo general de Brainsync consistió en averiguar el modo por el que los sistemas neuronales intercambian información (comunicación funcional o neuronal) y si la variabilidad en la comunicación neuronal denota también variabilidad en el comportamiento, en encéfalos tanto sanos como dañados.
"Es probable que muchas patologías neurológicas y psiquiátricas conlleven defectos en la señalización de redes encefálicas. El estudio de la estructura temporal de la actividad encefálica desde esta perspectiva podría resultar especialmente útil para comprender afecciones psiquiátricas como la depresión y la esquizofrenia, donde son escasos los marcadores estructurales", concluye Corbetta.

Descubren cómo se regula la producción de energía en el cerebro

El hallazgo proporciona nuevos enfoques para la prevención y tratamiento de los trastornos neurológicos

Los cannabinoides endógenos son moléculas producidas por la actividad cerebral que tienen la misión de regular la actividad neuronal. Estos endocannabinoides actúan en el cerebro modulando la comunicación entre las neuronas. Ahora, neurocientíficos de la Facultad de Medicina y Odontología de la UPV/EHU, han logrado identificar el principal receptor de cannabinoides del cerebro, el CB1, en la mitocondria neuronal, un lugar donde no se consideraba posible su presencia. La investigación también ha puesto de manifiesto que el CB1 juega un papel clave en la regulación de la que es la principal actividad mitocondrial: la producción de energía. Estos hallazgos proporcionan nuevos enfoques para la prevención y tratamiento de los trastornos neurológicos.

Los cannabinoides endógenos son moléculas producidas por la actividad cerebral que tienen la misión de regular la actividad neuronal.
Estos endocannabinoides comparten con los extractos del cannabis no sólo el nombre, sino que actúan en el cerebro sobre los mismos receptores modulando la comunicación entre las neuronas.
Los doctores Nagore Puente y Pedro Grandes, neurocientíficos de la Facultad de Medicina y Odontología de la UPV/EHU, han contribuido de forma crucial en una investigación que ahonda aún más en este conocimiento científico.
Dicho estudio ha logrado identificar el principal receptor de cannabinoides del cerebro, el CB1, en la mitocondria neuronal, un lugar donde no se consideraba posible su presencia.
No sólo eso, la investigación también ha puesto de manifiesto que el CB1 juega un papel clave en la regulación de la que es la principal actividad mitocondrial: la producción de energía.
El hallazgo ha sido de tal envergadura que una imagen de microscopía electrónica de la localización de CB1 en la mitocondria, captada por los investigadores en la UPV/EHU, ha sido elegida para la portada del número de abril de la revista Nature Neuroscience, en el que se publica el artículo, titulado "Mitochondrial CB1 receptors regulate neuronal energy metabolism".
"Ha sido motivo de gran satisfacción, orgullo y alegría ver una de nuestras ultramicrofotografías en la portada de Nature Neuroscience", comenta el doctor Grandes.
Nuevos enfoques en la prevención y tratamiento de los trastornos neurológicos
El origen de esta investigación, liderada por el doctor Giovanni Marsicano (Neurocentre Magendie, Universidad de Burdeos), surgió fortuitamente hace cuatro años, al observar en el laboratorio dirigido por Pedro Grandes que el marcador del receptor CB1 aparecía sistemáticamente en las mitocondrias de tejido cerebral.
"El inicio fue el resultado de una conversación mantenida entre el doctor Marsicano y yo en el pasillo, durante un congreso en Estados Unidos. Así surgen a veces la ideas en ciencia", comenta el neurocientífico de la UPV/EHU.
Inicialmente, existía la creencia de que el marcado de CB1 en mitocondrias era falso. La confirmación de su existencia real la obtuvieron los investigadores de la UPV/EHU al demostrar que el marcador de CB1 mitocondrial no estaba presente en tejido cerebral de ratones mutantes que carecían del receptor CB1.
La investigación fue más allá, al demostrar el equipo francés que estos receptores CB1 en mitocondrias eran funcionales, pues cuando se activaba el CB1 por tetrahidrocannabinol (THC), la principal sustancia psicoactiva del cannabis, disminuía la actividad mitocondrial, y por lo tanto, la producción de energía.
El cerebro humano, a pesar de representar sólo el 2% del peso corporal total, consume el 20% de la energía producida por el organismo. Esta energía en el cerebro es suministrada por la mitocondria que es, además, esencial para la actividad y supervivencia neuronal, por lo que un mal funcionamiento mitocondrial puede tener serias consecuencias en el cerebro.
En este sentido, hay evidencias de que la disfunción mitocondrial interviene en la patogenia de enfermedades neurológicas y trastornos debidos al envejecimiento, que van desde las enfermedades neurodegenerativas hasta el ictus.
La investigación ha puesto de manifiesto que los receptores CB1 en mitocondria modulan directamente el metabolismo energético neuronal, revelando, por tanto, un nuevo mecanismo de acción de estos receptores en la señalización cerebral.
"Avances como estos en el conocimiento de la biología celular y molecular de la mitocondria están llevando al desarrollo de nuevos enfoques en la prevención y tratamiento de los trastornos neurológicos", destaca el doctor Grandes.

Claves para proteger el cerebro

En tu cerebro tienes 13 mil millones de neuronas trabajando tan sabiamente a tu favor, que si las quisieras reemplazar por la máquina computadora más perfecta del mundo, esa máquina electrónica ocuparía el sitio de un edificio de setenta pisos de alto

Las siguientes recomendaciones te ayudarán a que tu memoria se parezca más a la de un elefante que a la de un ratón:

• El pescado azul, bueno para tu cerebro. Contiene fósforo y ácidos grasos omega 3, sustancias fundamentales para el buen funcionamiento del cerebro y las neuronas.
• Frutas y verduras, que no falten en tus menús. Su riqueza en antioxidantes ayuda a que el cerebro se mantenga joven por más tiempo. Además algunas, como las de la familia de la col, son ricas en fósforo. Apostar por la dieta mediterránea es, pues, una estupenda manera de cuidar tu memoria.
• Ejercita cuerpo y mente. Para que tu cerebro no se oxide es básico entrenarlo con actividades de concentración y agilidad mental, como una partida de cartas, hacer pasatiempos o leer. Pero no solo el ejercicio mental ayuda, también el físico: se ha demostrado que andar 40 minutos, tres días a la semana, es una estupenda herramienta para preservar la memoria.
• Duerme lo suficiente. No escatimes horas a tu tiempo de sueño porque, si lo haces, puedes estar dañando tu cerebro poco a poco. Parece ser que un correcto descanso reduce los niveles de una hormona (beta amiloidea) vinculada con el desarrollo del Alzheimer. Ya lo sabes, intenta dormir las ocho horas al día recomendadas.

Para saber más sobre la salud cerebral consulta nuestros contenidos relacionados con la memoria.


Fuente: Sociedad Española de Neurología (SEN)

 

 

 

 

 

 

La biomolécula de la memoria

Las ratas tratadas con RGS14 han conseguido retener recuerdos de varios meses, mientras que en condiciones normales no pasaban de almacenar más de 45 minutos.

 Se sabe que la pérdida de memoria es un problema de salud fundamental en la mayoría de las enfermedades neurológicas y neurodegenerativas, así como en la población anciana. El número de pacientes con deficiencias en la memoria ha aumentado significativamente en la pasada década, no sólo en los estados de la UE sino también en otros países del mundo. El elevado coste del tratamiento y una calidad de vida cada vez más deteriorada en estos pacientes se han convertido en un enorme problema social.
Un grupo de investigadores de la Universidad de Málaga ha desarrollado un modelo de experimentación en ratas que les permite incrementar más de mil veces la capacidad de memoria de un animal normal. Estas ratas son capaces de retener en la memoria la información de un objeto durante meses, mientras que los animales normales no son capaces de almacenar la misma información más de 45 minutos.
El Dr. Zafaruddin Khan, que lidera el grupo de investigación que ha realizado este trabajo, comenta que han descubierto que la estimulación de la corteza visual, una pequeña área del cerebro, con una proteína denominada RGS14 puede incrementar enormemente la capacidad de la memoria.
La población anciana es otro frente en el que este desorden es el principal factor que altera su estilo de vida y los hace más dependientes. Por lo tanto, el Dr. Khan argumenta que RGS14 es una biomolécula con posibilidades de uso para el desarrollo de un medicamento que cure las deficiencias en la memoria no sólo en pacientes con patologías neurológicas, sino también en la población anciana.
Otra posible aplicación de gran impacto social de este fármaco seria la potenciación de la memoria en individuos normales. Es decir, este tratamiento puede hacer que estas personas posean mayor capacidad para realizar tareas relacionadas con la memoria. Por ejemplo, un estudiante que a pesar de su esfuerzo obtiene una baja calificación en sus exámenes debido a su limitada capacidad para memorizar, podría retener la información mucho mejor tras haber recibido tratamiento con un fármaco potenciador de la memoria como RGS14.
Este importante descubrimiento ha sido publicado recientemente en la edición del 3 de julio de este año de prestigiosa revista Science.

El cerebro conoce la intención de las acciones ajenas

Las así llamadas neuronas espejo no sólo imitan comportamientos, sino que integran también su intencionalidad

Neurocientíficos de California han verificado finalmente lo que hasta ahora era una hipótesis: que el cerebro humano no sólo percibe las actividades de los otros, sino también la intención que los motiva a hacerlas. Han comprobado que las áreas del cerebro donde se encuentran las neuronas espejo, que se activan durante la ejecución y observación de una acción, también añaden intenciones a las acciones presentadas en un contexto. Hasta ahora, se pensaba que este tipo de neuronas sólo estaban implicadas en el reconocimiento de acciones, no en su interpretación.

Un estudio realizado por neurocientíficos de la universidad de California, en Estados Unidos, acaba de demostrar que las denominadas "neuronas espejo" de nuestro cerebro son capaces no sólo de activarse cuando ven realizar una acción, sino también de reconocer la intención de aquél que la realiza.

En la corteza cerebral existe un grupo de neuronas que tienen la facultad, desconocida hasta hace poco para una neurona, de descargar impulsos tanto cuando el sujeto observa a otro realizar un movimiento, como cuando es el mismo sujeto quien lo hace.

Las neuronas espejo forman parte de un sistema de percepción y de ejecución cerebral que activa las regiones específicas de nuestra corteza motora cuando vemos que se mueve una mano u otra parte del cuerpo de otra persona, como si nosotros mismos también nos moviéramos aunque no lo hagamos.

Gracias a estas neuronas, entre otros factores, se producen los procesos de identificación esenciales para que los padres y cuidadores pasen sus caracteres a los niños, al mismo tiempo que los movimientos de los lactantes son registrados por sus cuidadores, hasta el punto de sentirlos como suyos.

Sin embargo, el descubrimiento de las neuronas espejo va más allá de que el movimiento del otro, al ser observado, genere un movimiento igual en el observador. Los investigadores que trabajan en el sistema percepción y ejecución de las "neuronas espejo" se planteaban desde hace tiempo la hipótesis de que este sistema integrara un circuito que permitiese atribuir y entender también las intenciones de los otros, que es lo que han verificado ahora los neurocientíficos de California.

Espejo e interpretación

Según publica la revista online PloS Biology, el equipo de investigación ha descubierto que las áreas del cerebro pre motor donde se encuentran las neuronas espejo, que se activan durante la ejecución y observación de una acción, también añaden intenciones a las acciones si son presentadas en un contexto. Hasta ahora, se pensaba que este tipo de neuronas sólo estaban implicadas en el reconocimiento de acciones, no en su interpretación.

Además de aumentar el conocimiento de las funciones cerebrales, este descubrimiento proporciona pautas para el desarrollo de determinados tratamientos basados en la imitación, tratamientos que serán aplicables a pacientes con autismo y desórdenes similares, y que estimularán la función de las neuronas espejo, ayudándolas a desarrollar su capacidad para entender las intenciones de otras personas, de manera que los pacientes puedan empatizar con sus pensamientos y sentimientos.

Según explica el director del estudio, el doctor Marco Iacoboni, profesor asociado de psiquiatría y ciencias del comportamiento, en un comunicado difundido por el UCLA Neuropsychiatric Institute, este descubrimiento demuestra por primera vez que las intenciones en las acciones de los otros pueden ser reconocidas por un sistema motor utilizando un mecanismo cerebral que haría de espejo.

Imágenes de resonancia magnética

Para el experimento fueron analizados 33 sujetos con un sistema funcional MRI, que genera imágenes de resonancia magnética del cerebro. Se trata de una de las tecnologías más avanzadas para examinar la estructura, tejidos y fluidos internos del cuerpo humano, capaz de producir imágenes nítidas en dos o tres dimensiones. Estas imágenes se realizan utilizando un poderoso imán y ondas radiales.

Estos 33 voluntarios visualizaron alternativamente tres tipos de estímulos en vídeos cortos: primero una mano que agarraba una taza sin que este movimiento se encontrara enmarcado en un contexto; después sólo el contexto: un servicio de té completo con la comida y la bebida servidas; y finalmente los movimientos de beber o de limpiar dentro del contexto reflejado.

Se descubrió que las acciones realizadas dentro de contexto, en comparación con las realizadas fuera de él, aumentan el flujo de la sangre en la parte posterior del gyrus frontal inferior del cerebro, conocido por su importancia en la ejecución del control, y también en los sectores adyacentes del la corteza ventral premotora, donde las acciones de las manos se representan. El incremento del fluido sanguíneo es siempre un indicador de la actividad neuronal.

Este hecho implica que las neuronas espejo se activan en mayor grado cuando las acciones motoras que vemos no son aisladas, sino que se encuadran en un entorno que para nosotros tiene un significado determinado, lo que implica cierta capacidad de interpretación neuronal de identificación de las intenciones de la persona que tenemos enfrente.

Teoría de la mente

Este descubrimiento está en la base de lo que hoy se conoce como teoría de la mente, según la cual se supone en el comportamiento de otro determinadas intenciones. Cuando somos testigos de cualquier tipo de actividad o secuencia de actividades llevadas a cabo por una persona o grupo de personas, según la Teoría de la Mente en general tendemos a asignarle algún significado. Tendemos a explicarnos los comportamientos de los demás de tal manera que nos resulten consistentes y que otorguen cierta continuidad al devenir de las acciones de los otros y al discurrir de nuestros propios pensamientos.

De esta forma, cuando un sujeto realiza acciones -simples o complejas-, estas acciones van acompañadas de la captación de las propias intenciones que impulsan a hacerlas. Se forma así una articulación en el psiquismo de modo que la propia acción queda asociada a la intención que la puso en marcha. Cada intención queda asociada a acciones específicas que le dan expresión, y cada acción evoca las intenciones asociadas, según esta teoría.

Lo que ha comprobado el equipo de California es que, una vez formado ese complejo asociativo "acción/intención" en un sujeto, cuando el otro realiza una acción, las neuronas espejo provocan en el cerebro del observador la acción equivalente, al mismo tiempo que el observador integra también la intención que llevó al otro a realizar determinada acción. De esta forma, el otro atribuye naturalmente al observador la intención que tendría la acción si la realizase él mismo.

El estudio ha sido patrocinado, entre otros, por la Brain Mapping Medical Research Organization, la Pierson-Lovelace Foundation, el National Center for Research Resources, la National Science Foundation y el National Institute of Mental Health norteamericanos.

El cerebro humano emplea redes para representar el espacio

Científicos financiados en parte por la Unión Europea han logrado identificar por vez primera un tipo de células específicas que ejercen las funciones de mapa espacial en el cerebro humano. El descubrimiento, publicado en un artículo en la revista Nature, puede aclarar cómo crean las personas mapas mentales al adentrarse en entornos desconocidos.

El estudio, realizado por un equipo del University College de Londres (Reino Unido), se basó en técnicas de imagen cerebral y realidad virtual para identificar dichas «células de red». Se trata de neuronas especializadas que, según se cree, intervienen en la memoria espacial y que ya se habían detectado en el cerebro de roedores, aunque hasta ahora no se había documentado su existencia en humanos.
«Es como si las células de red generaran un mapa cognitivo del espacio. De hecho, estas células son similares a las líneas que señalan la latitud y la longitud en los mapas, pero en lugar de emplear una cuadrícula el cerebro las organiza en triángulos», afirmó el Dr. Caswell Barry, uno de los autores del estudio.
La investigación se financió en parte mediante el proyecto SPACEBRAIN («Codificación del espacio en redes neuronales hipocampales y entorrinales»), financiado a través del tema «Salud» del Séptimo Programa Marco (7PM). Los responsables del proyecto pretenden averiguar cómo se originan las funciones mentales complejas a partir de procesos neuronales eléctricos y químicos. Concretamente, tratarán de profundizar en los principios de la computación de microcircuitos del sistema de representación espacial de roedores. Para ello emplearán diversas herramientas de investigación informáticas, electrofisiológicas, ópticas y moleculares nuevas que nunca antes se habían utilizado para el análisis de los circuitos cerebrales.
Las células de red representan la situación de un animal con respecto a su entorno, algo que los investigadores comparan con un sistema de navegación por satélite que estuviera alojado en el cerebro. Se activan siguiendo patrones que se muestran como rejillas triangulares geométricamente regulares cuando se superponen a un mapa de la superficie por la que se ha desplazado el individuo. Fueron descubiertas en 2005 por un laboratorio noruego cuya investigación sugirió que las ratas creaban redes virtuales para orientarse en su entorno y recordar nuevos puntos en un terreno desconocido para ellas.
Durante el estudio se encargó a 42 participantes una tarea en un entorno de realidad virtual. Los investigadores programaron un entorno sencillo compuesto por un prado llano rodeado por un barranco circular. A continuación se solicitó a los sujetos que recogieran y sustituyeran objetos comunes repartidos por el entorno desplazándose por él hacia delante y hacia los lados.
El profesor Neil Burgess, director del equipo, añadió: «Se sabe que las zonas del cerebro que muestran presencia de células de red, la formación del hipocampo y otras zonas del cerebro relacionadas, nos ayudan a desplazarnos por nuestro entorno y son básicas para la memoria autobiográfica. Esto significa que las células de red pueden ayudarnos a acceder a un recuerdo determinado así como a orientarnos en nuestro entorno. Estas áreas del cerebro son también las primeras en verse afectadas por la enfermedad de Alzheimer, lo que explica por qué perderse es uno de los primeros síntomas más comunes de esta enfermedad.»

La conexión entre los genes, el tamaño encefálico y la inteligencia

Un equipo internacional de científicos ha logrado crear un mapa de los genes humanos que aumentan o dificultan la resistencia encefálica a distintos trastornos neurológicos y mentales. Mediante este estudio, publicado en Nature Genetics, se han identificado genes nuevos que podrían aclarar las diferencias que existen en el tamaño del encéfalo y en la inteligencia. Los resultados también podrían resultar útiles en el desarrollo de nuevos tratamientos farmacológicos.

 Más de doscientos científicos de cien instituciones se plantearon dos objetivos comunes. «Buscábamos genes que aumentasen el riesgo de padecer una enfermedad concreta que pudiera ser heredada por los hijos», explicó el profesor Paul Thompson de la Escuela de Medicina David Geffen de la Universidad de California, Los Ángeles (UCLA), miembro del Laboratorio de Neuroimagen de la UCLA (Estados Unidos). «Buscábamos factores que provocasen atrofia tisular y redujesen el tamaño del encéfalo, un marcador biológico de trastornos hereditarios como la esquizofrenia, el trastorno bipolar, la depresión, el Alzheimer y la demencia.»
El profesor Thompson y sus colegas de Australia y Países Bajos iniciaron hace tres años el proyecto ENIGMA («Mejora de las técnicas de obtención de imágenes genéticas mediante metaanálisis»), dedicado a poner en común imágenes de escáneres encefálicos y datos genómicos.
«Cada centro era incapaz de revisar por sí solo suficientes escáneres como para obtener resultados concluyentes», admitió el profesor Thompson. «Al compartir nuestros datos mediante el proyecto ENIGMA creamos una muestra suficientemente grande como para sacar a la luz patrones claros en la variación genética y mostrar la forma en la que estos cambios alteran de forma física el encéfalo.»
Este trabajo se diferencia de otros anteriores en que se ha medido el tamaño del encéfalo y de los centros de la memoria mediante múltiples imágenes por resonancia magnética (IRM) obtenidas de más de 21 100 personas sanas cuyo ADN (ácido desoxirribonucleico) se ha cribado.
«Mediante estudios anteriores se han descubierto genes de riesgo de enfermedades comunes, pero no se sabe a ciencia cierta la manera en la que estos genes afectan al encéfalo», explicó el profesor Thompson. «Por esta razón nuestro equipo decidió escanear encéfalos de todo el mundo en busca de genes que realizasen una labor directa de protección o que generasen un perjuicio en el encéfalo.»

¿Qué hace el cerebro cuando creemos que no hace nada?

Los estados de reposo cerebral, aquellos estados de los que podemos pensar que el cerebro no hace nada, han sido ampliamente estudiados en numerosos trabajos de investigación. La revista de alto impacto Nature Reviews Neuroscience publica este mes una recopilación de aquellos conocimientos relacionados con esta línea de investigación que se han podido obtener en los últimos años mediante modelos animales, en particular, en el neocórtex de primates.

 El artículo de Nature Reviews Neuroscience constituye una revisión de referencia presentada por Gustavo Deco, director de la Unidad de Cognición y Cerebro del Departamento de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (DTIC) e investigador ICREA de la Universidad Pompeu Fabra, junto con dos eminentes expertos en la materia, Viktor K. Jirsa, investigador del CNRS de Marsella y también de la Florida Atlantic University (EEUU), y Antony R. McIntosh, del Rotman Research Institute de Toronto (Canadá), autores que habitualmente trabajan conjuntamente y que son de referencia mundial.
Varios estudios en los que han participado estos autores, entre otros, han demostrado que la aparente actividad espontánea del cerebro no se dar al azar. El estudio funcional de los grandes sistemas neuronales a través de técnicas de electrofisiología de resonancia magnética mostró una organización en red altamente coherente que no deja nada en manos de la casualidad.
Cuando parece que el cerebro no hace nada...
Los llamados estados de reposo cerebral, aquellos en los que aparentemente parece que el cerebro no hace nada (resting-state), han sido ampliamente estudiados en numerosos trabajos. En este trabajo de gran valor para toda la comunidad científica, los autores centran su atención en los resultados obtenidos del estudio de tres sistemas modelo de redes neuronales en neocórtex de primates y su contribución en la dinámica local del cerebro , la ralentización de la señal de transmisión cerebral y el ruido en relación a la aparición de estados cerebrales de reposo (resting-state networks). Los autores proponen que la formación y la disolución de estos patrones cerebrales de reposo responden a una labor activa que explora la configuración de redes neuronales funcionales alrededor de determinadas estructuras anatómicas del cerebro.
Como estos mismos autores habían mostrado en estudios previos (PNAS, 2009), diversos elementos intervienen en el estado óptimo de reposo del cerebro: elementos estructurales, ciertas ralentización y fluctuación de la señal, algo que se ha denominado ruido y que aporta cierto grado de incertidumbre al sistema, pero todos ellos necesarios para conseguir un estado óptimo de reposo del cerebro.
En realidad, cuando parece que el cerebro no hace nada es cuando realmente presenta una dinámica muy particular que se caracteriza por la fuerte actividad de determinadas áreas corticales que se activan y se desactivan de forma anticorrelacionada y a una frecuencia ultrabaja de tansolo 0.1 Hz . Que las áreas estudiadas estén anticorrelacionades tiene que ver en que cuando una está activada, la otra no lo está y viceversa. Esto, por ejemplo, ha puesto de manifiesto en el binomio introspección-atención. Cuando se activa la introspección, el área correspondiente a la atención se desactiva, y viceversa.
Estas son líneas de investigación que abren nuevas perspectivas para la diagnosis de varias enfermedades comunes e importantes como el Alzheimer o la esquizofrenia, enfermedades que tienen en común el hecho de que presentan características similares en los estados de reposo del córtex cerebral, el estado más puro del cerebro porque es un estado en que están ausentes los estímulos relacionado con la acción.
Una de las actividades relevantes para el avance y la comprensión del alcance de estos conocimientos ha sido la capacidad de construir modelos computacionales de acuerdo con los datos fisiológicos obtenidos provenientes de modelos animales. Teorizaciones que han sido cruciales para entender los complicados procesos implicados en el funcionamiento del cerebro de organismos superiores y que es la tarea principal de la investigación que lleva a cabo el autor coordinador del trabajo, Gustavo Deco.

Un estudio sugiere que el léxico habría evolucionado para optimizar los recursos cerebrales

Los diccionarios poseen miles de páginas repletas de definiciones. Aunque esto está lejos de ser sucinto, un estudio sugiere que un manual de referencia está meticulosamente organizado para ser tan conciso como sea posible, un formato que se asemeja a la manera en la que el cerebro categoriza y dota de sentido a las incontables palabras de nuestro vasto vocabulario.

Para aquel que está en sus primeros años de estudio, o que está aprendiendo una segunda lengua, puede ser frustrante intentar saber el significado de una palabra desconocida en un diccionario. Si se consulta una palabra en uno de estos manuales su definición nos remite a otras palabras, y éstas a otras y así sucesivamente.
El estudio de Mark Changizi, del Rensselaer Polytechnic Institute, sugiere que todas las palabras se basan en un pequeño número de palabras elementales. Es como si esas palabras fueran los "átomos" a partir de los cuales se formaran todos las "moléculas". Según este investigador es como si la organización a gran escala de un diccionario hubiera sido dirigida en el tiempo de acuerdo a cómo la mente humana sistematiza las palabras y sus significados.
Los diccionarios se construyen como una pirámide. Las palabras más complejas, como "antílope" o "atún", se sitúan en la cumbre y son definidas mediante palabras más básicas situadas por debajo en la pirámide. Eventualmente todas las palabras están relacionadas con un pequeño número de palabras elementales o "atómicas", como "grupo", o "acción", que son tan fundamentales que no pueden ser definidas en términos otras más simples. El número de niveles de definición que se necesitan para definir una palabra a partir de otras palabras hasta llegar a las palabras elementales se denomina nivel jerárquico de la palabra.
El estudio indica que los diccionarios que usamos habitualmente utilizan aproximadamente valores óptimos en los niveles jerárquicos. Además proporciona un mapa visual sobre cómo el léxico por sí mismo ha evolucionado culturalmente en decenas de miles de años para ayudar a minimizar el espacio cerebral promedio necesario para codificarlo. Otros inventos humanos, como la escritura o los signos visuales, también han sido diseñados por simplicidad o selección cultural en el tiempo para así minimizar sus requerimientos cerebrales.
Mediante el uso de una serie de cálculos basados en la estimación de que las palabras más complejas en el diccionario totalizan alrededor de 100.000 términos (en el idioma inglés), y que el número de palabras elementales está por debajo de 60, Changizi fue capaz de concebir tres características presentes en los diccionarios más eficientes (y en su contrapartida cerebral).
Además descubrió que el número total de palabras empleadas a lo largo de todas las definiciones en el diccionario (es decir el tamaño total del diccionario) cambia en relación al número total de niveles jerárquicos presentes. Los diccionarios óptimos deberían de tener aproximadamente siete niveles de jerarquía, según Changizi. Si sólo se usaran dos niveles se podría reducir el tamaño total de un diccionario en un 30% aproximadamente.
Adicionalmente un usuario encontrará que hay progresivamente más palabras en cada nivel jerárquico y que cada nivel contribuye principalmente a las definiciones de palabras que están sólo un nivel por encima.
Changizi ha comprobado la valía de sus predicciones confrontándolas con los datos procedentes de diccionarios reales. Así por ejemplo The Oxford English Dictionary y WordNet poseen las tres características que todo diccionario organizado económicamente tiene que tener según él. De este modo se economiza el espacio necesario requerido por el diccionario para definir un léxico.
Según Changizi, de alguna manera, en el transcurso de los siglos estos libros de referencia han alcanzado una organización prácticamente óptima. Esto habría que atribuirlo al hecho de que la presión de selección cultural en el transcurso del tiempo ha ido conformando la organización de nuestro léxico de tal modo que se requiera el mínimo espacio y energía mental.
Este profesor cree que su investigación tiene potenciales aplicaciones en el estudio del aprendizaje infantil. Los científicos podrían analizar cómo los estudiantes aprenden palabras del vocabulario y poder así desarrollar maneras de optimizar el proceso de aprendizaje.
El artículo con este estudio aparecerá en la edición de junio de Journal of Cognitive Systems Research.

El cerebro y su estrecha relación con la esperanza del éxito y el temor al fracaso

Un grupo de neurocientíficos del Instituto del Cerebro y la Creatividad, dependiente de la Universidad del Sur de California, ha identificado dos regiones cerebrales que compiten entre sí mediante respuestas opuestas frente al riesgo.

Ambas regiones se localizan en la corteza prefrontal, un área detrás de la frente que está involucrada en el análisis y la planificación.
Asignando a los voluntarios una tarea para medir la tolerancia al riesgo de cada persona, y observando sus reacciones a través de imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI, por sus siglas en inglés), los investigadores encontraron que la actividad en una región identificaba a los sujetos como contrarios al riesgo, mientras que la actividad en una región diferente era mayor en aquellos con deseos de arriesgarse.
"Podemos ver el riesgo como una batalla entre dos fuerzas", explica Antoine Bechara, profesor de psicología en la Universidad del Sur de California. "Siempre hay un atractivo en el premio. Siempre hay un miedo al fracaso. Éstas son las dos fuerzas que siempre están batallando una contra otra dentro de nosotros".
En su investigación anterior, Bechara había usado la misma tarea para medir la tolerancia al riesgo en pacientes con daños cerebrales. Él y otros investigadores demostraron que la corteza prefrontal es crítica para la valoración apropiada del riesgo.
Pero como las lesiones cerebrales difieren en cada paciente y afectan a múltiples áreas, los estudios basados en las lesiones normalmente no pueden señalar con precisión la función de las regiones más pequeñas del cerebro.
Así, el grupo de Bechara en el instituto decidió repetir el experimento con la fMRI. En la investigación trabajaron Gui Xue y Zhong-Lin Lu.
Los resultados han permitido localizar los dos centros independientes descritos para el miedo al riesgo y el atractivo del premio.

La división metafísica cuerpo-mente origina la crisis actual de las humanidades

Edward Slingerland apuesta en un libro por que el estudio de las religiones, el arte o la literatura, integre los descubrimientos de las ciencias naturales

El profesor de la University of British Columbia de Canadá, Edward Slingerland, plantea en su libro "What Science Offers the Humanities. Integrating body and culture", la necesidad de replantearse el estudio de las religiones, la literatura y el arte desde una nueva perspectiva, que integre los descubrimientos de las ciencias naturales. De esta manera, las humanidades tendrían un nuevo enfoque que las libraría de las tediosas interpretaciones -tan extendidas- de teorías del conocimiento como el postmodernismo o el postestructuralismo, que en último extremo han terminado por obstaculizar el avance del conocimiento. La mente es el cuerpo y el cuerpo es la mente, dice Slingerland. Una vez superada la brecha metafísica entre la realidad del espíritu y la densa realidad física, se impone la reconsideración de las fórmulas de estudio de la cultura humana, afirma el autor.

Edward Slingerland es un profesor de estudios asiáticos de la University of British Columbia (UBC) de Canadá, que está especializado en estudios religiosos, pensamiento chino, lingüística cognitiva y psicología evolutiva.
Cofundador y codirector del llamado Centre for the Study of Human Evolution, Cognition and Culture (HECC) de la UBC, Slingerland es asimismo autor de un libro de reciente aparición titulado What Science Offers the Humanities. Integrating body and culture (Lo que la ciencia ofrece a las humanidades. Integrando cuerpo y cultura).
En esta obra, el autor examina algunos de los problemas profundos a los que se enfrenta el estudio de la cultura, apuntando a que para que las humanidades progresen, sus estudiosos deberían tener en cuenta las contribuciones de las ciencias naturales, en especial las de las investigaciones sobre el conocimiento humano.
Según Slingerland, estas investigaciones han demostrado en los últimos años, por ejemplo, que no existe separación alguna entre mente y cuerpo. Desde esta perspectiva, el autor aporta sugerencias acerca de cómo los humanistas podrían comenzar a utilizar los descubrimientos científicos para comprender mejor la cultura humana.
Crisis de las humanidades
Pero, por otro lado, Slingerland no concede a los descubrimientos científicos ni a la ciencia en general la última palabra en moralidad, religión, arte o literatura. Simplemente, el autor pretende sustituir la división ciencias-humanidades por una aproximación más integrada de ambas ramas del conocimiento a favor de un estudio de la cultura de mayor alcance.
En la introducción de su libro, Slingerland explica que existe una verdadera crisis de las humanidades, provocada por la aplicación triunfante de la "teoría" a objetos humanistas de análisis. Esta aplicación ha terminado por volver rutinarios y mecánicos los estudios humanistas, confiriéndoles una rigidez extrema, advierte el autor.
Por otro lado, décadas de aplicación de este sistema de estudio han llevado a que los trabajos de los humanistas se vuelvan demasiado aislados y poco relacionados entre sí, alejándolos de los cánones normales de inteligibilidad.
La ortodoxia de la teoría postmodernista o postestructuralista, por ejemplo, según señala Slingerland, ha acabado por sofocar a los departamentos de literatura de todas las universidades del mundo.
El autor intenta establecer por tanto una nueva concurrencia entre ciencia y humanidades que integre la ciencia y las humanidades en una sola cadena vertical de explicaciones.

Mente y materia
La Universidad actual, advierte Slingerland, está dividida en dos amplias ramas: humanidades y ciencias naturales. Esta división hunde sus raíces en una cuestión de la que pocos se percatan en nuestra era secular: la creencia metafísica que señala que existen dos tipos de sustancias en el mundo, mente y materia, que operan siguiendo principios distintos.
Las humanidades estudian los productos del espíritu o de la mente humanos (literatura, religión, arte e historia), mientras que las ciencias naturales se ocupan de investigar el reino de los objetos y sus leyes deterministas.
El dualismo mente-cuerpo, según el autor, es una intuición humana universal que, en el caso de Occidente, ha sido institucionalizada en la Academia moderna.
En disciplinas donde este dualismo es particularmente problemático, como en la antropología, se crea simplemente una grieta: los antropólogos biólogos se dedican al estudio de "huesos y piedras", mientras que los antropólogos culturales se centran en el campo más esotérico de la comprensión del factor social de los humanos.
Esta división ha llevado a un creciente número de universidades a dividir la labor de los antropólogos en departamentos separados o a tratar de conseguir que convivan ambas tendencias.
Más allá del dualismo: tomando en serio al cuerpo
Para Slingerland, este dualismo entre ciencias naturales y humanidades es un grave error. Según él, la mente es el cuerpo y el cuerpo es la mente, por lo que no debería existir una absurda brecha entre nuestra necesidad de certeza transparente y el denso mundo aparentemente carente de sentido.
Porque, señala el autor, el mundo en realidad es "razonable", no por la trascendencia, sino en un sentido eminentemente encarnado, antropocéntrico. El proceso de la evolución, por ejemplo, demuestra que existe un fuerte ajuste entre nuestros valores y deseos y la estructura del mundo en el que nos hemos desarrollado.
Tal y como argumenta Slingerland, el ser humano parece ser el único ser del reino animal que posee una fluidez cognitiva y una tecnología cultural para efectuar algunos cambios sustanciales en aquello que nos da placer, aquello que consideramos digno de perseguir y todo aquello que estimamos significativo.
Pero toda esta innovación cognitiva y cultural está en realidad varada, y en última instancia siempre quedará constreñida a la estructura del cuerpo.
Integración vertical
En su libro, por tanto, Slingerland trata de defender una aproximación integrada, "encarnada", del estudio de la cultura humana.
Si consideramos las humanidades más allá de la metafísica dualista, las estructuras de la cultura humana deberían verse conectadas a los objetos de estudio de las ciencias naturales, en lugar de sobrevolar mágicamente sobre ellos.
Los humanistas necesitan empezar a tomar en serio, por ejemplo, los descubrimientos sobre el conocimiento humano realizados por las neurociencias y la psicología, que cuestionan dogmas tan profundamente enraizados en nuestra cultura como el de la razón incorpórea o el del cerebro como "pizarra en blanco".
Para el autor, unir humanidades y ciencias naturales en una sola fórmula de conocimiento integrado sería la única manera de acabar con la actual invasión de discursos contingentes sin fin, de representaciones de las representaciones, en definitiva, con las enredadas formas de explicación que actualmente obstaculizan los estudios humanistas.

Descubren cómo se forman los recuerdos sociales

Existe en el cerebro una memoria especializada en recordarnos nuestras experiencias con los demás

Imágenes de resonancia magnética aplicadas al cerebro de 17 voluntarios han permitido a un equipo de científicos canadienses y franceses determinar con exactitud el área cerebral que se encarga de la formación de un tipo muy concreto de recuerdos: los derivados de eventos sociales o hechos de nuestra vida cotidiana, como una fiesta entre amigos o una reunión de trabajo. La memoria parece trabajar así a un nivel más profundo de especialización, gracias a áreas muy concretas, para la formación de recuerdos específicos. La llamada corteza media prefrontal se encarga de grabar en nuestra memoria este tipo de recuerdos sociales, y su identificación servirá para comprender mejor determinadas enfermedades mentales, como el autismo, que implican una pérdida de la capacidad de relación social.

Investigadores franceses del laboratorio Vulnérabilité, adaptation et psychopathologie (del CNRS, de la universidad Paris VI), y canadienses del Hospital Douglas de la universidad McGill, en Montreal, han identificado la parte interna de la corteza prefrontal del cerebro humano como estructura clave para la formación de los recuerdos relacionados con informaciones sociales.

Los resultados de esta investigación acaban de publicarse en la revista especializada Journal of Cognitive Neuroscience, a los que el CNRS dedica también un comunicado. En este comunicado se explica que existe una memoria especializada que registra determinados acontecimientos sociales o hechos de la vida cotidiana, como una fiesta entre amigos, una reunión de trabajo o una discusión con nuestra pareja.

A nivel cerebral, explica el CNRS, diversas regiones del cerebro, en particular el hipocampo que participa en la memoria y la orientación), están directamente implicadas en el aprendizaje y en la formación de recuerdos.

Formación de recuerdos especializados

Además de esta especialización, existe según esta investigación otra más profunda, que consiste en el aprendizaje de tipos concretos de información, de la que se encargan áreas cerebrales específicas como por ejemplo, la amígdala cerebral, formada por un grupo de neuronas situado en el lóbulo temporal, dentro del sistema límbico, y que está vinculada con las emociones, principalmente el miedo y la agresión. También se asocia con la formación de recuerdos de experiencias emocionales.

Para identificar el área cerebral que se encarga de almacenar la memoria de nuestros acontecimientos sociales, los equipos francés (dirigido por Philippe Fossati) y canadiense, realizaron una serie de pruebas con la técnica de imaginería por resonancia magnética (IRM) a los cerebros de 17 voluntarios.

Esta tecnología es una forma no invasiva de obtener imágenes del cuerpo de alta calidad, y consiste en un escáner que contiene un imán. El campo magnético producido por una IRM es capaz de alinear los átomos de hidrógeno de los tejidos, que cuando reciben unas ondas de radio que se les envían éstas rebotan devolviendo la señal a una computadora que la registra. Los diversos tipos de tejidos devuelven señales diferentes, lo que permite conocer sus características.

Diferentes reacciones

A los 17 voluntarios del estudio se les pidió que realizaran la tarea de memorizar de manera comprensiva unas imágenes que contenían escenas sociales, de personas interactuando, y otras no sociales (paisajes en los que no aparecían personas).

Las mediciones por IRM identificaron así la parte interna del cortex prefrontal, denominado corteza media prefrontal, como estructura que se activaba cuando se memorizaba la información de las imágenes sociales.

Estudios previos realizados por estos mismos investigadores habían demostrado la asociación de esta área prefrontal con los procesos de reflexión sobre uno mismo y otras personas. Estas investigaciones sugirieron que el análisis de la información específicamente humana podría facilitar el aprendizaje y la memorización a través de estructuras cerebrales específicas, relacionadas con el análisis de los diversos estados mentales y de la empatía.

La investigación actual abre importantes perspectivas para la comprensión de los mecanismos de los desórdenes mentales relacionados con la incapacidad de relacionarse o actuar socialmente, tales como la esquizofrenia o el autismo, afirma el CNR.

Identidad emocional

Por otro lado, una investigación anterior de Fossati y sus colaboradores consiguió identificar la zona del cerebro que alberga nuestra identidad emocional, y que se encuentra en las regiones cerebrales más profundas.

Las experiencias emocionales, por tanto, al igual que las sociales, se guardan en un lugar muy concreto del cerebro, donde conforman el mapa de nuestra identidad emocional.

Este estudio anterior, del que también se hacía eco el CNR en un comunicado, descubrió el camino que siguen las emociones en el cerebro hasta convertirse en la fuente de identidad de cada persona, identificando por vez primera las áreas cerebrales implicadas en las emociones personales y sus recuerdos.

Asimismo, y con ayuda de la misma tecnología de IRM, el estudio determinó entonces que expresiones relacionadas con las preferencias subjetivas, como el trato personal que esperamos de los demás, activan únicamente la región externa del cerebro.

Un grupo de investigadores consigue provocar la evocación de recuerdos específicos a voluntad activando con luz unas neuronas determinadas

A Marcel Proust se le dispararon los recuerdos de la infancia cuando olió el aroma de una magdalena. A partir de ahí empezó a escribir compulsivamente sobre esos recuerdos del pasado. El caso de Proust se ha puesto como ejemplo para estudios de Neurología, Psicología e incluso para ilustrar cómo funcionan la redes neuronales computacionales. Los humanos tenemos muchos recuerdos de nuestro pasado. Algunos son tan importantes y vívidos que, como la magdalena de Proust, desatan todas las sensaciones que experimentamos en ese momento. Los neurocientíficos llaman a estos recuerdos engramas.

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asta ahora se creía que estos engramas eran meros entes conceptuales y que no necesariamente tenían que tener un reflejo físico en nuestra estructura neuronal. En un estudio del MIT se ha demostrado que esos recuerdos realmente residen en células específicas del cerebro.

Para demostrar este punto los investigadores implicados se han valido de una nueva técnica basada en la optogenética. Esta técnica permite estimular neuronas específicas que previamente han sido modificadas genéticamente para expresar proteínas sensibles a la luz.

En este estudio pudieron ver que una activación mediante luz de específicas pequeñas subpoblaciones de neuronas puede generar comportamientos de alto nivel cognitivo, como por ejemplo la expresión de recuerdos específicos.

Todo empezó cuando hace años el neurocirujano Wilder Penfield observó de manera accidental que se podían activar recuerdos de manera física. Este médico trataba a pacientes con epilepsia grave que querían dejar de tener ataques. En la epilepsia un pequeño grupo de neuronas puede ser el origen de esos ataques, así que este cirujano arreglaba el problema eliminando esa región productora de ataques. Lo malo es que no es fácil saber qué región es. Para asegurarse de que sólo destruía esa parte de cerebro, estimulaba con pequeñas descargas ciertas regiones del cerebro mientras que los pacientes estaban bajo los efectos de una anestesia local (y el cráneo abierto). Los pacientes informaban de las sensaciones que tenían en cada estimulación. Al parecer experimentaban evocaciones vívidas cuando Penfield estimulaba sólo unas pocas neuronas del hipocampo. El hipocampo es una región esencial el la formación y evocación de recuerdos episódicos.

Aunque los científicos han estado explorando este fenómeno desde entonces, hasta ahora no se había demostrado directamente que la activación directa del hipocampo fuera suficiente para provocar evocaciones.

Susumu Tonegawa, Xu Liu y otros investigadores del MIT pensaron que se podía utilizar la optogenética para estudiar el fenómeno. La idea era demostrar la hipótesis de la codificación y almacenamiento de la memoria a través de un experimento con un modelo animal (ratones) que simulara las condiciones de Penfield y activarían los recuerdos de manera artificial.

Primero identificaron un conjunto específico de células nerviosas en el hipocampo que estaban activas sólo cuando el ratón realizaba un aprendizaje sobre un nuevo ambiente. Determinaron qué genes estaban activados en esas células y le acoplaron el gen foráneo ChR2, gen que expresa una proteína activada por la luz y usada en optogenética. Esto permitía marcar la red neuronal física asociada con un engrama específico para una experiencia específica.

Luego a estos ratones modificados les acoplaron unas fibras ópticas para así llevar pulsos de luz hasta una región específica del hipocampo. Esto permitía excitar con luz las neuronas con el gen ChR2. La clave estaba en que la proteína activada por la luz sólo se expresaba en las neuronas que estaban involucradas en el aprendizaje experimental de los ratones.

El ratón entraba en un ambiente específico y después de unos minutos de exploración recibía una descarga eléctrica en sus patas, con lo que asociaba ese ambiente con una mala experiencia y aprendía que ese ambiente le producía un daño. Si se volviera a meter al ratón en ese ambiente experimentaría miedo debido al recuerdo de su experiencia pasada con la descarga eléctrica. Incluso la sólo evocación de la experiencia debería de producir la misma reacción.

Pero en lugar de eso, los investigadores introdujeron pulsos de luz a través de las fibras ópticas mientras los ratones estaban tan tranquilos en un ambiente totalmente diferente. Entonces se activarían las neuronas etiquetadas con ChR2 produciendo la evocación de los recuerdos asociados con el primer ambiente. Observaron que el envío de luz provocaba que los ratones se pusieran a la defensiva guiados por el miedo.

Este montaje experimental no es más que un manera imaginativa de demostrar que los ratones recordaban su experiencia de ser electrocutados sin necesidad de que lo cuenten (hasta ahora no se han encontrado ratones que hablen). Los ratones experimentaban una evocación de un mal recuerdo y actuaban en consecuencia. Un recuerdo evocado a voluntad por los investigadores activando células específicas de su cerebro, aquellas en las que residía ese recuerdo.

Tonegawa afirma que, al contrario de lo que creía Descartes, este tipo de experimento demuestra que la mente puede ser estudiada por la ciencia y que fenómenos como la evocación de un recuerdo están basados en cambios de la materia.

Además del valor filosófico y de un mejor conocimiento de nuestra propia mente y de la esencia del ser humano, el resultado puede tener aplicaciones prácticas en el estudio de desórdenes neurodegenerativos y psiquiátricos.

Así que, amigo lector, ya sabe. Ese recuerdo de su infancia con su familia, su primer beso o el nacimiento de su hijo residen cada uno de ellos en un pequeño grupo de neuronas, nada más y nada menos.

El cerebro humano es el resultado de un hecho evolutivo excepcional

La complejidad cerebral está asociada a la evolución de determinados genes

La evolución del cerebro humano fue un acontecimiento evolutivo muy especial, según ha determinado una investigación del Howard Hughes Medical Institute que analizó la historia de 214 genes relacionados con el desarrollo del cerebro y de sus funciones centrándose en cuatro especies: humanos, macacos, ratas y ratones. Estos genes evolucionaron mucho más rápido en los humanos que en otros primates e incluso que en los mamíferos. La investigación sugiere que el hecho de que los humanos se hayan convertido progresivamente en especies más sociales ha provocado que las capacidades cognitivas sean cada vez más ventajosas. 

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os genes que controlan el tamaño y la complejidad del cerebro evolucionaron mucho más rápido en los humanos que en otros primates e incluso que en los mamíferos, según un estudio realizado por un equipo del Howard Hughes Medical Institute que publica la revista Cell. The Guardian le ha dedicado un interesante reportaje al descubrimiento.

Tal como se explica en un comunicado de dicho Instituto, la complejidad y el tamaño cerebral desempeñaron un papel importante en la evolución humana, ya que los individuos que tuvieran esos rasgos tendrían más oportunidades de supervivencia.

Las mutaciones genéticas que originaron las características cerebrales humanas se difundieron entre la población y se produjo así una aceleración de la evolución de la que se beneficiaron los seres humanos, según concluye la investigación del Instituto Médico Howard Hughes.

Los humanos tienen cerebros extraordinariamente grandes y complejos. El cerebro humano es varias veces mayor que el del macaco, incluso en proporción al tamaño corporal, y es mucho más complicado en términos de estructura, según los autores de este estudio.

Genes más rápidos

Bruce Lahn y sus colegas estudiaron 214 genes relacionados con el desarrollo del cerebro y sus funciones centrándose en cuatro especies: humanos, macacos, ratas y ratones. Todas ellas tuvieron un ancestro común hace unos 80 millones de años y las dos primeras, hace entre 20 y 25 millones de años. En el estudio, los científicos contaron el número de mutaciones en la secuencia de ADN y lo relacionaron con el tiempo en que se han producido esos cambios, obteniendo así una tasa de evolución de cada gen.

De esta forma descubrieron que los genes relacionados con el cerebro evolucionaron mucho más deprisa en humanos que en macacos y que en ratas y ratones. La selección de una mayor inteligencia y por tanto de cerebros más grandes y complejos ha sido por tanto mucho más intensa en la evolución humana que en la evolución de otros mamíferos, señala el estudio.

En un paso más de su experimento, los científicos clasificaron los genes estudiados en dos grupos: los relacionados con el desarrollo cerebral durante la fase embrionaria y los que regulan funciones del cerebro necesarias para que las neuronas vivan y funcionen. Los del primer grupo muestran ritmos de cambio muy superiores a los del segundo, tal y como cabría esperar si la selección efectivamente provocó cambios drásticos en el tamaño y la organización cerebral.

Otro descubrimiento de este trabajo es que un número relativamente grande de genes ha contribuido a la evolución del cerebro humano. Hasta ahora se discutía si en la evolución cerebral habían intervenido pocas mutaciones en unos pocos genes, muchas mutaciones en pocos genes o muchas mutaciones en muchos genes. El estudio del Howard Hughes Medical Institute es concluyente al respecto: en la evolución del cerebro humano probablemente están implicadas cientos, si no miles, de mutaciones en tal vez cientos o miles de genes, e incluso esta es una estimación conservadora.

Análisis informático

El trabajo analiza los niveles de evolución de los genes que codifican proteínas del sistema nervioso en determinadas especies, como los macacos, chimpancés, humanos, ratas y ratones. A través de análisis informático, los investigadores identificaron 214 secuencias de genes ortólogos, es decir, originarios de un mismo gen ancestro y que codifican funciones similares en especies diferentes.

A continuación determinaron las velocidades de evolución de estos genes midiendo la relación existente entre el número de sustituciones genéticas no sinónimas (que son las se traducen al nivel de secuencias de proteínas) y sinónimas (que son las que no modifican la secuencia de las proteínas).

Los resultados revelaron una relación más importante en el ancestro del hombre que en el del macaco, a partir de la separación evolutiva sufrida hace 20 millones de años. La relación se acrecienta en el momento de la separación evolutiva entre el hombre y el chimpancé.

Salto súbito

Para los artífices de la investigación, estos resultados contradicen la hipótesis según la cual las diferencias cerebrales entre el chimpancé y el hombre son el resultado de algunas modificaciones puntuales sobre un pequeño grupo de genes.

La investigación del Howard Hughes Medical Institute señala sin embargo que el aumento del volumen del cerebro humano se debe a un reajuste molecular importante del sistema nervioso que afectó a un gran número de genes, en particular a los relacionados con el desarrollo cerebral.

En consecuencia, ha podido establecerse que los genes que intervienen en la función y el desarrollo cerebral han evolucionado mucho más rápidamente en el caso de los humanos que en el de los primates no humanos u otros mamíferos, como consecuencia de un proceso de selección natural único. De hecho, la evolución humana se caracteriza por un incremento drástico del tamaño del cerebro y de su complejidad.

La evolución de las aptitudes cognitivas del ser humano no es por tanto la consecuencia de una serie de mutaciones accidentales y progresivas, sino que responde a la intervención de una gran cantidad de cambios en unas condiciones de selección excepcionalmente intensas.

Son estas condiciones las que han favorecido el desarrollo de la complejidad en nuestras capacidades de conocimiento, lo que nos convierte en una especie diferente, situada en la cúspide de la cadena alimenticia.

Proceso de selección único

La evolución humana ha necesitado de un gran número de mutaciones que han afectado a un gran número de genes, lo que ha dado como fruto un proceso único realizado en un periodo de tiempo que ha sido mucho más corto de lo habitual como consecuencia de un proceso selectivo muy diferente con respecto a los procesos habituales de adquisición de características biológicas.

En el caso de la evolución humana, la tendencia evolutiva se ha trasformado de golpe, variando la temporalidad tradicional. Los análisis de los genes implicados en la función y el desarrollo cerebral, así como en el sistema nervioso, de cuatro especies distintas, han dado como resultado el descubrimiento de que estos genes mostraban aumentos mucho más significativos en la evolución de sus proteínas en el caso de los primates que en el de los roedores. Además, esta tendencia era más pronunciada en el subconjunto de los genes implicados en el desarrollo del sistema nervioso.

Por otro lado, entre los primates, la aceleración de la evolución proteica era más prominente en los humanos. En lo que se refiere a los genes relacionados con el cerebro, el ritmo de evolución de la raza humana también ha sido mucho más rápido que el de las otras especies.

Implicaciones sociales

Aunque no se sabe a que es debida esta evolución acelerada, la investigación sugiere que el hecho de que los humanos se hayan convertido progresivamente en especies más sociales es lo que ha provocado que las capacidades cognitivas sean cada vez más ventajosas.

El género Homo apareció hace 2 millones de años. La expansión importante del cerebro comenzó hace aproximadamente medio millón de años y la aparición de seres humanos anatómicamente modernos surgió hace 150.000 años. Esta rápida evolución se debió a un fuerte proceso de selección genética, señala ahora la investigación del Instituto Hugues.

El cerebro humano madura igual que Internet

Una novedosa cartografía revela que pasa de escasas conexiones neuronales a convertirse en una red integrada

El proceso de maduración del cerebro humano es similar al desarrollo de Internet: el cerebro pasa de un estadio de centros aislados, con malas conexiones con otros centros, a convertirse en una red completamente integrada. Esto es lo que revela un estudio reciente realizado por investigadores de la EPFL de Suiza, en el que se elaboraron los mapas de las conexiones neuronales de personas de entre dos y 18 años. Para el desarrollo de esta cartografía se creó un programa informático especial que ayudará a comprender mejor la esquizofrenia y la epilepsia, entre otras aplicaciones. 

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l cerebro de un niño muy pequeño funciona como Internet en sus inicios, y el de un adolescente como una compleja y moderna red de fibra óptica.

Esto es lo que ha revelado un estudio sobre la sustancia blanca del cerebro, realizado por científicos de la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) y de la Universidad de de Lausanne (UNIL), en Suiza, en colaboración con investigadores de la Escuela Médica de Harvard y de la Universidad de Indiana, en Estados Unidos.

Técnica aplicada

Los científicos afirman que el cerebro humano se encuentra en constante evolución. A lo largo de toda nuestra vida, las redes de fibras neuronales que conectan entre sí las diversas áreas del cerebro no dejan de aumentar en número y eficacia.

Según publica la EPFL en un comunicado, gracias a una tecnología puntera, los investigadores pudieron observar estas redes de fibras neuronales y su desarrollo, mediante la comparación de cerebros de personas de distintas edades.

La finalidad de la investigación era comprender mejor el proceso de maduración del cerebro humano, desde la más tierna infancia hasta el final de la adolescencia.

La técnica empleada, no invasiva, fue una técnica denominada tractografía de IRM, explican los científicos en la revistaPNAS. Esta técnica aplica la IRM (tecnología de registro de imágenes por resonancia magnética) y analiza, con un programa informático, las imágenes registradas.

Con la tactrografía se observa, en concreto, la simetría de la difusión del agua en el cerebro: los haces de tractos de fibras hacen que el agua se difunda asimétricamente en el cerebro. Esta asimetría, denominada anisotropía, permite calcular el número de fibras en cualquier región cerebral, dado que existe una relación directa entre la cantidad de fibras y el número de anisotropía (asimetría del agua).

Novedoso programa informático

Los científicos desarrollaron el programa informático aplicado en la tractografía de IRM del presente estudio. Este software permitió realizar la cartografía de la conectividad neuronal del cerebro de los individuos estudiados.

Según explica al respecto del programa informático creado Jean-Philippe Thiran people.epfl.ch/jean-philippe.thiran, profesor de la EPFL y director del Laboratorio de tratamiento de señales de dicha escuela: "nuestro software combina una serie de procesos: empieza con la IRM individual y culmina con la creación de un mapa personalizado de las redes de fibra que se encuentran en el cerebro".

Para el desarrollo y utilización del sistema completo ha sido necesario todo un equipo de matemáticos, físicos, y médicos. Los resultados obtenidos demuestran que la tecnología empleada podría hacer progresar las investigaciones sobre algunos trastornos neuronales, como la epilepsia o la esquizofrenia.

Hallazgos realizados

Con las imágenes y mapas de los cerebros obtenidas por los investigadores en el presente estudio, se pudo establecer que el cerebro de un niño pequeño se parece a Internet en sus inicios, con centros aislados o mal conectados, mediante conexiones poco eficaces.

Por el contrario, el cerebro adulto, afirman los científicos, podría ser comparado con una moderna red de fibra óptica, completamente integrada.

El equipo de investigadores partió para su estudio de la hipótesis de que la sustancia blanca del cerebro, formada por los haces de neuronas que conectan las diferentes partes de éste, madura por la transformación de las conexiones frágiles neuronales en potentes "autopistas".

Para probar esta idea, los científicos realizaron la cartografía de una treintena de personas de entre dos y 18 años de edad. Gracias a la IRM, pudieron observar el modo en que el agua se distribuía por el cerebro y, a partir de sus asimetrías (anisotropía), establecer la correspondiente densidad de las fibras neuronales de cada región cerebral.

Thiran y su colaborador, Patrick Hagmann, profesor del departamento de radiología de la UNIL, crearon una base de datos de diversas secciones transversales de las fibras neuronales y representaron sus resultados en gráficos. A partir de ellos, elaboraron después un modelo tridimensional de cada cerebro, en el que se muestran los miles de fibras que conectan las diferentes partes.

Difusión gratuita del software

Estos modelos individuales de los cerebros han dado una idea no sólo de la forma en que se desarrolla el cerebro, sino también de las diferencias estructurales existentes, por ejemplo, entre los cerebros de las personas diestras y zurdas.

Por otro lado, los científicos explican que pretenden aplicar el método al estudio de la esquizofrenia y de la epilepsia.

Por último, el sistema podría ayudar en un futuro a los neurocirujanos a conocer con mayor precisión el lugar donde deben operar para aliviar los síntomas de la epilepsia, así como establecer qué áreas es mejor evitar en el momento de la operación.

Jean-Philippe Thiran y Patrick Hagmann esperan poder poner a disposición de los hospitales del mundo el programa informático desarrollado, con libre acceso y de forma completamente gratuita, a principios del año próximo.