NUEVAS PISTAS SOBRE EL ORIGEN DEL CEREBRO EN LA EVOLUCION DE LAS ESPECIES
lunes 11 de agosto de 2008 09:21
Uno de los grandes desafíos científicos es entender los "principios de diseño" y el origen del cerebro humano. Una reciente investigación ha desvelado nuevos e importantes datos sobre el origen evolutivo del cerebro y cómo evolucionó hasta alcanzar la asombrosamente compleja estructura que hoy tiene en los humanos.
Los resultados de la investigación sugieren que, a igualdad de peso corporal, no es sólo el tamaño del cerebro lo que da mayor capacidad mental, sino que, durante la evolución, el procesamiento molecular progresivamente más sofisticado de los impulsos nerviosos permitió el desarrollo de animales con comportamientos más complejos.
La opinión generalizada es que los componentes proteicos de las conexiones nerviosas (las sinapsis) son similares en la mayoría de los animales, desde los humildes gusanos hasta los humanos, y que es el incremento en el número de sinapsis en los animales superiores, lo que permite el pensamiento complejo.
Sin embargo, esta sencilla explicación de que a mayor cantidad de conexiones nerviosas, mayor potencia cerebral, no es apoyada en absoluto por los resultados del nuevo estudio, dirigido por Seth Grant, del Instituto Wellcome Trust Sanger.
Aunque muchos trabajos han examinado el número de neuronas, ninguno ha estudiado la composición molecular de las conexiones neuronales. Grant y su equipo han encontrado diferencias muy notables entre especies en lo que se refiere al número de proteínas de las conexiones neuronales.
Estudiaron alrededor de 600 proteínas presentes en las sinapsis de mamíferos y se sorprendieron al encontrar que sólo el 50 por ciento de éstas se encuentran también en las sinapsis de los invertebrados, y cerca del 25 por ciento en animales unicelulares, que obviamente no tienen cerebro.
Las sinapsis son las uniones entre los nervios donde las señales eléctricas de una célula son transferidas a la siguiente, por medio de una serie de interruptores bioquímicos. Sin embargo, las sinapsis no son simples conexiones, sino más bien microprocesadores que dan al sistema nervioso la capacidad de aprendizaje y memoria.
Notablemente, el estudio muestra que algunas de las proteínas involucradas en la gestión de señales realizada por las sinapsis con respecto al aprendizaje y a la memoria, se encuentran en la levadura, dónde actúan para responder a las señales de su entorno, como el estrés provocado por la escasez de alimentos o por cambios de temperatura.
Hubo una súbita proliferación en el número y complejidad de las proteínas de las sinapsis al aparecer los animales multicelulares. Una segunda oleada se produjo con el surgimiento de los vertebrados, hace unos 500 millones de años.
Uno de los logros principales del equipo de investigación fue aislar, por primera vez, las proteínas sinápticas del cerebro de la mosca, lo que confirmó que los invertebrados tienen un conjunto más sencillo de proteínas sinápticas que los vertebrados.
Otro hallazgo importante, crucial para entender el pensamiento humano, es que la expansión de las proteínas que se produjo en los vertebrados, proporcionó un amplio fondo de proteínas que sirvió como base para la formación de regiones especializadas del cerebro, como corteza, cerebelo y médula espinal.
WTSI
lunes, 11 de agosto de 2008
Sueño y percepción
DORMIR POCO PERJUDICA LA CAPACIDAD DE IDENTIFICAR LO QUE VEMOS
lunes 11 de octubre de 2008 08:47
Unos investigadores especializados en neurociencia, de la Academia Médica en Singapur, gestionada conjuntamente por la Universidad Duke y la Universidad Nacional de Singapur, han mostrado por primera vez qué les sucede a las percepciones visuales de personas sanas pero que no han dormido cuando debieran y que luchan por permanecer despiertas, como por ejemplo quienes tratan de conducir un vehículo durante la noche en vez de detenerse a dormir.
Los científicos encontraron que incluso después de la privación del sueño, los voluntarios estudiados tenían períodos de funcionamiento cerebral casi normal, durante los cuales podían llevar a cabo tareas de forma rápida. Sin embargo, esta normalidad se entremezclaba con períodos de respuesta lenta y descensos severos de la capacidad de procesamiento visual y la atención.
Curiosamente, el equipo constató que un cerebro privado de sueño puede procesar normalmente señales visuales simples. Pero las áreas visuales superiores (las responsables de dar sentido a lo que vemos) no funcionaban bien.
El equipo de investigación, que incluyó a colegas de la Universidad de Michigan y la Universidad de Pensilvania, usó imaginología por resonancia magnética para medir el flujo sanguíneo en el cerebro durante las respuestas rápidas normales y las anormalmente lentas.
Se pidió a los sujetos del estudio identificar letras que aparecían delante de ellos. Veían una hache o una ese grandes, y cada una estaba hecha de haches o eses pequeñas. A veces la letra grande coincidía con las más pequeñas; a veces no lo hacía. Los científicos pidieron a los voluntarios que identificaran las letras más pequeñas o las más grandes presionando uno de dos botones.
Durante las respuestas anormalmente lentas, los voluntarios privados de sueño experimentaban disminuciones notables en la actividad de su corteza visual superior. Al mismo tiempo, como se esperaba, sus regiones "de control" frontal y parietal resultaban menos hábiles para hacer sus correcciones usuales.
Los científicos también podían ver fallos breves en las regiones de control durante los errores en que raramente incurrían los voluntarios después del sueño de una noche normal. Sin embargo, los fallos en el procesamiento visual eran específicos sólo para los errores que se producían durante la suspensión del sueño.
Los científicos especulan con que estas fluctuaciones en el proceso cognitivo durante la privación del sueño muestran los efectos de tratar de permanecer despierto mientras el cerebro está apagando sistemas para ponerse a dormir. El cerebro se vuelve menos sensible a los estímulos sensoriales mientras duerme.
Este estudio tiene implicaciones para numerosos colectivos de personas que deben luchar contra el sueño para poder cumplir con su trabajo nocturno, desde camioneros hasta médicos de guardia en servicios de urgencias. Los períodos de funcionamiento aparentemente normal podrían dar una falsa seguridad de estar con la mente despejada, cuando, de hecho, el bajo rendimiento del cerebro puede tener consecuencias funestas en situaciones de riesgo.
DUMC
lunes 11 de octubre de 2008 08:47
Unos investigadores especializados en neurociencia, de la Academia Médica en Singapur, gestionada conjuntamente por la Universidad Duke y la Universidad Nacional de Singapur, han mostrado por primera vez qué les sucede a las percepciones visuales de personas sanas pero que no han dormido cuando debieran y que luchan por permanecer despiertas, como por ejemplo quienes tratan de conducir un vehículo durante la noche en vez de detenerse a dormir.
Los científicos encontraron que incluso después de la privación del sueño, los voluntarios estudiados tenían períodos de funcionamiento cerebral casi normal, durante los cuales podían llevar a cabo tareas de forma rápida. Sin embargo, esta normalidad se entremezclaba con períodos de respuesta lenta y descensos severos de la capacidad de procesamiento visual y la atención.
Curiosamente, el equipo constató que un cerebro privado de sueño puede procesar normalmente señales visuales simples. Pero las áreas visuales superiores (las responsables de dar sentido a lo que vemos) no funcionaban bien.
El equipo de investigación, que incluyó a colegas de la Universidad de Michigan y la Universidad de Pensilvania, usó imaginología por resonancia magnética para medir el flujo sanguíneo en el cerebro durante las respuestas rápidas normales y las anormalmente lentas.
Se pidió a los sujetos del estudio identificar letras que aparecían delante de ellos. Veían una hache o una ese grandes, y cada una estaba hecha de haches o eses pequeñas. A veces la letra grande coincidía con las más pequeñas; a veces no lo hacía. Los científicos pidieron a los voluntarios que identificaran las letras más pequeñas o las más grandes presionando uno de dos botones.
Durante las respuestas anormalmente lentas, los voluntarios privados de sueño experimentaban disminuciones notables en la actividad de su corteza visual superior. Al mismo tiempo, como se esperaba, sus regiones "de control" frontal y parietal resultaban menos hábiles para hacer sus correcciones usuales.
Los científicos también podían ver fallos breves en las regiones de control durante los errores en que raramente incurrían los voluntarios después del sueño de una noche normal. Sin embargo, los fallos en el procesamiento visual eran específicos sólo para los errores que se producían durante la suspensión del sueño.
Los científicos especulan con que estas fluctuaciones en el proceso cognitivo durante la privación del sueño muestran los efectos de tratar de permanecer despierto mientras el cerebro está apagando sistemas para ponerse a dormir. El cerebro se vuelve menos sensible a los estímulos sensoriales mientras duerme.
Este estudio tiene implicaciones para numerosos colectivos de personas que deben luchar contra el sueño para poder cumplir con su trabajo nocturno, desde camioneros hasta médicos de guardia en servicios de urgencias. Los períodos de funcionamiento aparentemente normal podrían dar una falsa seguridad de estar con la mente despejada, cuando, de hecho, el bajo rendimiento del cerebro puede tener consecuencias funestas en situaciones de riesgo.
DUMC
Procesamiento de la realidad
EL MECANISMO NEURONAL QUE DISIMULA EL RETARDO CON QUE PERCIBIMOS EL MUNDO
martes, 05 de agosto de 2008 08:07
Al contrario de lo que uno podría imaginar, la forma en que interactuamos con nuestro entorno no es una simple cuestión de mirar (o tocar, u oler) y luego reaccionar. Las neuronas y las conexiones neuronales que conforman nuestros sistemas sensoriales son demasiado lentas para que funcionen así. "Todo lo que experimentamos está un poco en el pasado", recalca Richard A. Andersen del Instituto Tecnológico de California (Caltech), quien ha descubierto el truco que emplea el cerebro para afrontar este intrigante problema.
El trabajo de Andersen, Profesor de Neurociencias en el Caltech, y sus colegas Grant Mulliken del MIT y Sam Musallam de la Universidad McGill, ofrece la primera evidencia neuronal de que los movimientos voluntarios de las extremidades son guiados por las predicciones que hace nuestro cerebro sobre lo que ocurrirá un instante después, en el futuro. "El cerebro está generando su propia versión del mundo, un "modelo adelantado en el tiempo" que le permite a usted saber donde está en tiempo real", explica Andersen.
La investigación en el laboratorio de Andersen está centrada en comprender las intrincadas marañas neurobiológicas subyacentes en los procesos cerebrales, incluyendo los vinculados a los sentidos de la visión, el oído, el equilibrio y el tacto, y los mecanismos neuronales de acción. El laboratorio está trabajando en el desarrollo de dispositivos protésicos neuronales implantables, que puedan servir como interfaces entre las señales cerebrales de personas aquejadas de parálisis severas y sus extremidades artificiales, permitiendo que los pensamientos puedan controlar el movimiento.
El grupo de Andersen se concentra en un área de alto nivel de la corteza conocida como la corteza parietal superior, que es donde los estímulos sensoriales son transformados en intenciones de movimiento.
En una serie de experimentos en los cuales dos monos tenían que usar un joystick para mover en una pantalla un cursor desde un punto a otro, y evitar un obstáculo, los investigadores comprobaron que las neuronas en la corteza parietal posterior producen señales que representan las estimaciones cerebrales de los movimientos actuales y futuros del cursor. Una estimación interna del estado actual del cursor puede ser empleada inmediatamente por el cerebro para corregir con rapidez un movimiento, evitando tener que depender enteramente de la información sensorial, que llega con cierta tardanza, lo que daría como resultado un control lento e inestable.
En otras palabras, este sistema permite que lo que usted está moviendo en sus pensamientos coincida con lo que usted está moviendo en el mundo real.
Caltech
martes, 05 de agosto de 2008 08:07
Al contrario de lo que uno podría imaginar, la forma en que interactuamos con nuestro entorno no es una simple cuestión de mirar (o tocar, u oler) y luego reaccionar. Las neuronas y las conexiones neuronales que conforman nuestros sistemas sensoriales son demasiado lentas para que funcionen así. "Todo lo que experimentamos está un poco en el pasado", recalca Richard A. Andersen del Instituto Tecnológico de California (Caltech), quien ha descubierto el truco que emplea el cerebro para afrontar este intrigante problema.
El trabajo de Andersen, Profesor de Neurociencias en el Caltech, y sus colegas Grant Mulliken del MIT y Sam Musallam de la Universidad McGill, ofrece la primera evidencia neuronal de que los movimientos voluntarios de las extremidades son guiados por las predicciones que hace nuestro cerebro sobre lo que ocurrirá un instante después, en el futuro. "El cerebro está generando su propia versión del mundo, un "modelo adelantado en el tiempo" que le permite a usted saber donde está en tiempo real", explica Andersen.
La investigación en el laboratorio de Andersen está centrada en comprender las intrincadas marañas neurobiológicas subyacentes en los procesos cerebrales, incluyendo los vinculados a los sentidos de la visión, el oído, el equilibrio y el tacto, y los mecanismos neuronales de acción. El laboratorio está trabajando en el desarrollo de dispositivos protésicos neuronales implantables, que puedan servir como interfaces entre las señales cerebrales de personas aquejadas de parálisis severas y sus extremidades artificiales, permitiendo que los pensamientos puedan controlar el movimiento.
El grupo de Andersen se concentra en un área de alto nivel de la corteza conocida como la corteza parietal superior, que es donde los estímulos sensoriales son transformados en intenciones de movimiento.
En una serie de experimentos en los cuales dos monos tenían que usar un joystick para mover en una pantalla un cursor desde un punto a otro, y evitar un obstáculo, los investigadores comprobaron que las neuronas en la corteza parietal posterior producen señales que representan las estimaciones cerebrales de los movimientos actuales y futuros del cursor. Una estimación interna del estado actual del cursor puede ser empleada inmediatamente por el cerebro para corregir con rapidez un movimiento, evitando tener que depender enteramente de la información sensorial, que llega con cierta tardanza, lo que daría como resultado un control lento e inestable.
En otras palabras, este sistema permite que lo que usted está moviendo en sus pensamientos coincida con lo que usted está moviendo en el mundo real.
Caltech
Diferencias biológicas a nivel genético
ENCUENTRAN UNA "FIRMA" EVOLUTIVAMENTE PRESERVADA EN EL CEREBRO DE LOS PRIMATES
viernes, 08 de agosto de 2008 09:21
Unos investigadores de las universidades de Uppsala y de Chicago, y del Instituto Karolinska, han determinado que existen cientos de diferencias biológicas entre los sexos en lo referente a la expresión de genes en la corteza cerebral de los seres humanos y de otros primates.
Este hallazgo muestra que algunas de esas diferencias surgieron hace mucho tiempo, y que han sido preservadas a lo largo de la evolución de los primates. Estas diferencias conservadas hasta nuestros días constituyen una clara firma de las diferencias entre sexos en el cerebro.
Diferencias de género más obvias han sido preservadas a través de la evolución de los primates; por ejemplo el promedio de tamaño y de peso corporal, además de, por supuesto, la estructura de los genitales. Este nuevo estudio se ha centrado en la expresión genética en la corteza cerebral, el área del cerebro involucrada en procesos complejos como la memoria, la atención, el pensamiento y el lenguaje, en humanos y en otros primates.
Los investigadores midieron la expresión de los genes en los cerebros de primates, machos y hembras, de tres especies: humanos, macacos y monos titíes. Para medir la actividad de genes específicos, se hibridaron los productos de los genes (ARN) obtenidos del cerebro de cada animal, en micromatrices que contenían miles de clones de ADN que codificaban a miles de genes.
Los autores también investigaron las diferencias existentes entre las secuencias de ADN de unos primates con respecto a las de otros, en busca de genes que mostraran diferentes niveles de expresión entre los sexos.
El conocimiento sobre las diferencias de género es importante por muchas razones. Por ejemplo, esta información puede ser utilizada en el futuro para calcular dosis de medicamentos, así como para otros tratamientos de enfermedades o de lesiones cerebrales, tal como señala Elena Jazin.
El estudio, tal como matiza Bjorn Reinius, no determina si estas diferencias en la expresión de los genes entre ambos sexos son funcionalmente significativas. Tales preguntas deberán ser respondidas en estudios futuros.
PLoS
viernes, 08 de agosto de 2008 09:21
Unos investigadores de las universidades de Uppsala y de Chicago, y del Instituto Karolinska, han determinado que existen cientos de diferencias biológicas entre los sexos en lo referente a la expresión de genes en la corteza cerebral de los seres humanos y de otros primates.
Este hallazgo muestra que algunas de esas diferencias surgieron hace mucho tiempo, y que han sido preservadas a lo largo de la evolución de los primates. Estas diferencias conservadas hasta nuestros días constituyen una clara firma de las diferencias entre sexos en el cerebro.
Diferencias de género más obvias han sido preservadas a través de la evolución de los primates; por ejemplo el promedio de tamaño y de peso corporal, además de, por supuesto, la estructura de los genitales. Este nuevo estudio se ha centrado en la expresión genética en la corteza cerebral, el área del cerebro involucrada en procesos complejos como la memoria, la atención, el pensamiento y el lenguaje, en humanos y en otros primates.
Los investigadores midieron la expresión de los genes en los cerebros de primates, machos y hembras, de tres especies: humanos, macacos y monos titíes. Para medir la actividad de genes específicos, se hibridaron los productos de los genes (ARN) obtenidos del cerebro de cada animal, en micromatrices que contenían miles de clones de ADN que codificaban a miles de genes.
Los autores también investigaron las diferencias existentes entre las secuencias de ADN de unos primates con respecto a las de otros, en busca de genes que mostraran diferentes niveles de expresión entre los sexos.
El conocimiento sobre las diferencias de género es importante por muchas razones. Por ejemplo, esta información puede ser utilizada en el futuro para calcular dosis de medicamentos, así como para otros tratamientos de enfermedades o de lesiones cerebrales, tal como señala Elena Jazin.
El estudio, tal como matiza Bjorn Reinius, no determina si estas diferencias en la expresión de los genes entre ambos sexos son funcionalmente significativas. Tales preguntas deberán ser respondidas en estudios futuros.
PLoS
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