El cerebro no para de reconstruirse. Entrevista con: Eve Marder

El Santo Grial de las neurociencias podría hallarse en un circuito de 30 neuronas situado en el estómago de un crustáceo. La bióloga Eve Marder nos explica ecómo es posible que este minicerebro aporte valiosísima información sobre el funcionamiento de nuestros sesos. Imagina que has construido un avión y ahora tienes que cambiar todas y cada una de sus partes en pleno vuelo. No es posible llevar la aeronave al hangar, ni apagarla, ni mucho menos dejarla fuera de servicio unos meses. Bien, pues eso mismo es lo que le sucede a nuestro cerebro. Cada minuto de cada día algo es intercambiado o repuesto a nivel molecular, sin que por ello el órgano deje de funcionar, pierda un solo recuerdo –en el caso de un cerebro normal– u olvide algo aprendido en la niñez. En su laboratorio de la Universidad de Brandeis, en Waltham (Massachusetts), la neurocientífica Eve Marder quiere averiguar cómo es posible. Lleva 40 años dándole vueltas a esta cuestión, una de las más complejas de la biología, implicada en el desarrollo de un buen número de enfermedades mentales. Los sujetos de su estudio son larvas de langosta y cangrejo, pero lo que a Marder le interesa son concretamente los nervios que forran sus estómagos. Estos racimos de células producen descargas rítmicas que pueden recogerse con electrodos y enviarse a un ordenador. Aunque se trata de un circuito de apenas 30 neuronas gigantes, es muy importante. De hecho, controla los músculos del estómago de estos crustáceos, lo que les permite digerir su alimento. “Queremos entender cómo la potencia generada por un circuito neuronal depende de las propiedades de las células individuales y de las interacciones de sus sinapsis –las conexiones entre las neuronas–”, dice Marder pausadamente. Y añade: “Usamos el estómago de las langostas y cangrejos porque es un sistema pequeño donde podemos manipular la señal nerviosa limpiamente. Los experimentos, que son muy rigurosos, permiten contestar problemas fundamentales relacionados con la forma en que entendemos todos los sistemas nerviosos. El estómago de una langosta no es como el de una persona. Se parece más a una boca llena de tejidos neurales. Y cada neurona es bastante grande, lo cual nos ayuda aún más” Cada neurona se examina a fondo Las tripas de estos crustáceos se han convertido en el modelo mejor estudiado de un generador de patrones centrales, esto es, un grupo de neuronas que controla una función repetitiva, como la respiración o la masticación. “Hace años que sabemos cómo están conectadas las células nerviosas en ese sistema, pero, aunque tengamos un diagrama que nos lo muestre, no es suficiente para entender cómo funciona”. El siguiente paso fue, pues, conocer todas las características de cada neurona individual, desde las distintas clases de canales dependientes de voltaje –túneles horadados en la membrana celular que controlan el tránsito de calcio, sodio y otro iones– que hay en cada una de estas células hasta la fuerza de su sinapsis. “Pero incluso entonces no acabábamos de dar con el quid de la cuestión, ya que hay presentes entre 25 y seguramente hasta 50 neuromoduladores –unas sustancias que funcionan como un neurotransmisor, pero que alcanzan el espacio extracelular–. Cada uno de ellos actúa sobre un subgrupo de neuronas, de modo que tenemos que estudiar cómo un mismo conjunto de células nerviosas puede producir una variedad de señales diferentes bajo distintas condiciones. Y estas, además, cambian debido a algunos factores ambientales, como nuestras hormonas o lo que comemos”, explica esta experta. En un primer momento, las hipótesis de Marder causaron una fuerte controversia entre los neurofisiólogos. Su propuesta era que los circuitos neurales no son fijos, sino que pueden verse alterados por los neuromoduladores. La investigadora destaca las diferencias que existen entre estas sustancias y los neurotransmisores: “Un neurotransmisor es un compuesto que se une al receptor de una neurona para abrir y cerrar sus canales de iones. Esto sucede rápidamente. El neuromodulador, por su parte, se fija al receptor de la célula y altera las propiedades bioquímicas de esa neurona de un modo distinto. Los neuromoduladores producen cambios perdurables –y más lentos– en la forma en que las neuronas responden a los neurotransmisores que permiten que la célula se comunique con sus vecinas”. Estas sustancias alteran la excitabilidad intrínseca de la célula nerviosa, modifican la cantidad de neurotransmisor que se libera cada vez que entra en funcionamiento e incluso su forma de hacerlo. Además, son fundamentales en la homeostasis cerebral, el fenómeno que el laboratorio de Marder viene estudiando desde hace 15 años y que se resume en una cuestión: ¿que reglas permiten a las neuronas hacer bien su trabajo? Sesos listos para procesarlo todo “El cerebro se enfrenta a un desafío muy complicado: tiene que incorporar nueva información, dar una respuesta a la misma y a la vez permanecer estable. Por ejemplo, aprendemos a hablar cuando somos pequeños. Alimentamos el cerebro continuamente con nueva información, pero no por ello perdemos la capacidad de hacer otras cosas importantes. Ahí está el problema. ¿Cómo construimos un circuito estable y mantenemos su funcionamiento aun cuando es alterado por la experiencia?”. Peor aún: todas las moléculas en cada una de esas neuronas se rehacen a sí mismas continuamente. “Las neuronas perviven muchísimo tiempo y preservan todos sus recuerdos. Yo, por ejemplo, tengo neuronas de más de 60 años”, dice Marder. “Pero cada molécula de proteína en los receptores de esas neuronas cambia a medida que la célula nerviosa se reconstruye a sí misma. Y aun así, ni dejo de aprender ni olvido cosas. De hecho, no sólo ocurre en el cerebro. Lo mismo pasa en el corazón. Sus fibras musculares duran años. Pero lo que hace posible que funcionen son las moléculas, que cambian sin pausa y sin que se destruya la integridad del corazón”. El problema tiene una doble dimensión. Una es averiguar cómo se mantiene la estabilidad funcional del cerebro pese a ese reciclaje constante de elementos. La otra es saber cómo mantiene un funcionamiento estable que permita el aprendizaje y el desarrollo de la plasticidad. Es como escribir un programa de ordenador y comenzar a cambiarlo y pretender que el sistema no falle. “Últimamente nos estamos planteando una tercera pregunta”, indica Marder. “Sabemos que nuestro cerebro es distinto del de cualquier otra persona. Pero aún no entendemos bien hasta qué punto pueden diferir y aun así seguir funcionando con normalidad. Por ejemplo, aunque en todos los cerebros una parte del tallo controla nuestra respiración, el mío no es exactamente igual al suyo. Pues bien, de alguna manera se las arregla para permitirnos a ambos respirar bien”. Según indica, algunos neuromoduladores, como las dopaminas y la serotonina, son muy importantes en el desarrollo de ciertos males. Es el caso, por ejemplo, de la esquizofrenia o la depresión. “También hay varios fármacos que interactúan con sistemas que dependen de alguno de estos compuestos –que, por cierto, se han descubierto en los sesos de todos los animales–. Por eso, para entender la adicción, el dolor y las enfermedades mentales tenemos que entender estos importantísimos procesos”. Aunque quisiera pasar desapercibida, Eve Marder, cuyo trabajo fue reconocido en 2005 con el Premio Ralph W. Gerard de la Sociedad de Neurociencias de EE UU, no puede evitar estar en la punta de lanza de la investigación. Su trabajo está generando tantas preguntas que mantiene ocupada a una legión de científicos de muy distintos campos. Buena parte de ellos están empeñados en estudiar los mismos sistemas que ha descrito Marder, pero en moscas y ratones. Ella por su parte, se mantiene leal a sus cangrejos y langostas. Tanto, que ya ni los come. “¡Me dan pena!”, afirma esta amante del marisco.

Ángela P. Swafford

Estrés y aprendizaje en varones y mujeres

Entender las diferencias sexuales en la regulación del estrés tiene implicaciones importantes para la comprensión básica de diferencias fisiológicas en el cerebro masculino y femenino y su impacto en la vulnerabilidad de salud de varones y mujeres a la vez que nos permite entender también diferencias en los procesos de aprendizaje vinculados al estrés.

En un estudio [J Neurosci 2010](Goldstein JM, Jerram M, Abbs B, Whitfield-Gabrieli S y Makris N) que investigó las diferencias de respuesta frente al estrés entre varones y mujeres, en donde se utilizò de resonancia magnética funcional de imagen, se demostró que las diferencias significativas por sexo, en la actividad cerebral en los circuitos de respuesta al estrés dependen de la fase del ciclo menstrual de la mujer.  

Doce mujeres de raza blanca premenopáusicas sanas se compararon con un grupo de hombres sanos de la misma población, basada en la edad, la etnia, la educación, la imparcialidad y la derecha. Los sujetos fueron escaneados utilizando valencia negativa / neutral frente a la alta activación estímulos visuales que  se ha demostrado activar los circuitos de respuesta al estrés [amígdala, el hipotálamo, el hipocampo, el tallo cerebral, la corteza orbitofrontal (OFC), la corteza prefrontal medial (MPFC), y la circunvolución cingulada anterior (ACG)] .  

Las mujeres fueron escaneadas dos veces sobre la base de la variación normal de las hormonas del ciclo menstrual [es decir, a principios folicular (EF) en comparación con finales de la mitad del ciclo folicular (LF / MC) fases menstruales]. Usando SPM8b, hubo pocas diferencias significativas en el nivel de oxigenación sanguínea-dependiente (BOLD) cambios en la señal en los hombres en comparación con las mujeres EF, excepto núcleo ventromedial (VMN), zona del hipotálamo lateral (LHA), la amígdala izquierda, y ACG. En contraste, los hombres mostraron significativamente mayores cambios en la señal BOLD en comparación con LF / MC mujeres en ACG bilaterales y OFC, MPFC, LHA, VMN, el hipocampo y sustancia gris periacueductal, con tamaños de mayor efecto en MPFC y OFC.  

De esta forma los resultados de la investigación sugieren que las diferencias de sexo en los circuitos de respuesta al estrés son hormonalmente regulada a través del impacto de la actividad del cerebro subcortical, sobre el control cortical de la excitación, y demostrar que las mujeres han sido dotados con una capacidad hormonal natural para regular la respuesta al estrés que se diferencia de los varones.

Lo anterior tiene implicancias interesantes para los procesos de aprendizaje, pues dos situaciones se pueden derivar de los resultados en este sentido: 

a- Por un lado corrobora la idea que las mujeres aumentan su capacidad intelectual, memoria y atención en los momentos en que están ovulando. Y en general parecen tener un mejor control de algúnos estímulos estresores que los varones, lo que les permite aprender mucho mejor que lo varones frente a esos estímulos especificos estresores. 

b- La mujeres relacionan de forma significativa los ciclos de reproducción y sexualidad con los procesos de aprendizaje, quizá porque a nivel de especie era muy importante memorizar y aprender patrones de comportamietno social y diferencial en momentos de la ovulación, pues permitía  mantener un mejor control de las situaciones contextuales de sobrevivencia; asunto que hoy se traduce en mejores niveles de control interno del estrés en periodos de ovulación y por ende mejores procesos de atención, memorización y aprendizaje.

FORMACION RAPIDA DE CONEXIONES CEREBRALES DURANTE EL APRENDIZAJE MOTOR

Neurología

Martes, 12 de Enero de 2010 10:22

Casi inmediatamente después de que los animales aprenden una tarea nueva, se comienzan a formar conexiones nuevas entre las células cerebrales, según los resultados de un estudio dirigido por investigadores de la Universidad de California en Santa Cruz, en el cual se hicieron observaciones detalladas de los procesos de "reconexión" que tienen lugar en el cerebro durante el aprendizaje motor. Foto: Xu et al. Los investigadores estudiaron ratones mientras los entrenaban para que a través de una ranura alcanzaran una semilla. Los científicos observaron el crecimiento de las estructuras que forman conexiones (llamadas sinapsis) entre las neuronas en la corteza motora, la capa del cerebro que controla el movimiento de los músculos.  Esa formación de sinapsis fue muy rápida y robusta, comenzando casi inmediatamente, no más de una hora después de comenzado el entrenamiento.  El equipo de la investigadora Yi Zuo (Universidad de California, Santa Cruz) observó la formación de estructuras llamadas espinas dendríticas, que crecen sobre neuronas piramidales en la corteza motora. Las espinas dendríticas forman sinapsis con otras neuronas. En esas sinapsis, las neuronas piramidales reciben las señales de entrada procedentes de otras regiones del cerebro involucradas en el movimiento de los músculos y en los recuerdos motores. Los investigadores encontraron que el crecimiento de nuevas espinas dendríticas era seguido por la eliminación selectiva de espinas preexistentes, de modo que la densidad total de espinas volvía al nivel original.  Es un proceso de remodelación en el cual las sinapsis que se forman durante el aprendizaje se consolidan, mientras que otras sinapsis se pierden. El aprendizaje motor deja una huella permanente en el cerebro. Cuando se aprende a montar en bicicleta, una vez que se crea el recuerdo motor, esa habilidad ya no se olvida. Lo mismo sucede cuando un ratón adquiere una nueva habilidad motora; el animal la aprende y, bajo condiciones normales, ya nunca la olvida.  Entender la base de tales recuerdos perdurables es un objetivo importante para los neurocientíficos, y ello puede desembocar en mejores tratamientos para ayudar a ciertos pacientes a recuperar capacidades perdidas por culpa de derrames cerebrales u otras lesiones cerebrales. Scitech News

MECANISMO QUE INTERVIENE EN EL CONTROL DEL FOCO MENTAL

Neurología

Martes, 26 de Enero de 2010 10:10

Como un foco de luz que ilumina una sala que de otro modo sería oscura, la atención trae a la mente detalles específicos de nuestro entorno mientras que descarta otros. Un nuevo estudio realizado por investigadores en el Instituto Salk para Estudios Biológicos muestra que el colliculus superior, una estructura cerebral que se ha conocido principalmente por su papel en el control de los movimientos de los ojos y la cabeza, es crucial en el movimiento del foco mental. Foto: Lee Lovejoy, Salk Institute for Biological Studies Lo descubierto en esta investigación aporta datos nuevos y esclarecedores al conocimiento sobre cómo el cerebro controla la atención. Los resultados del estudio están estrechamente relacionados con un trastorno neurológico conocido como el síndrome de negligencia, y también podrían aportar nuevos conocimientos sobre los orígenes de otros trastornos asociados con problemas de atención crónicos, como el autismo o el trastorno por déficit de atención.  "En los humanos, nuestra habilidad para sobrevivir en el mundo depende críticamente de nuestra capacidad de responder ante datos relevantes e ignorar otros", explica Lee Lovejoy, quien llevó a cabo el estudio junto con Richard Krauzlis. "Nuestro trabajo muestra que el colliculus superior interviene en la selección de las cosas a las que responderemos, ya sea mirándolas o pensando en ellas".  A medida que nos concentramos en detalles específicos de nuestro entorno, usualmente movemos nuestra mirada junto con la atención. Con frecuencia miramos directamente hacia objetos a los que prestamos atención y el colliculus superior es un componente fundamental de los controles motores que determinan cómo orientamos nuestros ojos y cabeza hacia algo visto o escuchado.  Pero los humanos y otros primates somos muy adeptos a mirar una cosa mientras prestamos atención a otra. Como seres sociales, con mucha frecuencia debemos procesar información visual sobre sujetos de nuestro entorno sin mirarnos directamente unos a otros, lo cual podría interpretarse como una señal de amenaza o cuanto menos de interés excesivo e inconveniente. Esto requiere la habilidad de prestar atención encubiertamente.  Ya era conocido que el colliculus superior ayuda a determinar cómo orientar los ojos y la cabeza hacia objetos interesantes en el entorno. Pero no estaba claro si intervenía además en la atención encubierta.  En su estudio actual, los investigadores del Instituto Salk han comprobado que la decisión de a qué cosa prestar atención y a cuál ignorar no sólo se lleva a cabo con el neocórtex y el tálamo, sino que depende además de estructuras filogenéticamente antiguas en el tallo cerebral. Averiguar cómo interactúan estas piezas antiguas con las nuevas puede ser crucial para comprender qué está funcionando mal en el cerebro de las personas con trastornos de la atención. Scitech News

RAICES PSICOLOGICAS DE LA HIPOCRESIA MORAL DE LA GENTE PODEROSA

El 2009 podría ser recordado perfectamente por sus escándalos de corrupción, por la salida a la luz de aventuras extramatrimoniales en personajes públicos conocidos por su defensa a ultranza de una moral puritana, o por los casos aireados de ejecutivos de corporaciones disfrutando de lujos dignos de un faraón o recibiendo bonificaciones millonarias mientras recortan las prestaciones de sus empleados, efectúan despidos masivos y aceptan ayudas económicas del estado para salir de la crisis. En una nueva investigación de la Escuela Kellogg de Administración de Empresas, dependiente de la Universidad del Noroeste, se ha examinado la cuestión de por qué las personas poderosas, muchas de las cuales toman una actitud de superioridad moral, no practican lo que predican.  Con este estudio, los investigadores trataron de determinar si el poder incita a la hipocresía y a la tendencia a usar códigos morales muy exigentes para juzgar a los demás, mientras se es condescendiente con la conducta de uno mismo, aunque sea moralmente cuestionable. La investigación indica que ciertamente el poder hace que la persona sea más estricta al juzgar moralmente a los demás y menos estricta con su propio comportamiento.  La investigación fue realizada por Joris Lammers y Diederik A. Stapel de la Universidad de Tilburgo en los Países Bajos, y por Adam Galinsky de la Universidad del Noroeste en Evanston, Illinois.  "Según nuestra investigación, el poder y la influencia pueden causar una grave desconexión entre el juicio público y el comportamiento privado, y como resultado, los poderosos son más estrictos al juzgar a los demás, y más indulgentes con sus propias acciones", explica Galinsky.  Para simular una experiencia de poder, los investigadores asignaron puestos altos y bajos en una escala simulada de poder a los participantes en el estudio. A algunos se les asignó la función de Primer Ministro y a otros las de funcionarios. Los participantes fueron luego enfrentados a dilemas morales relacionados con infracciones de las normas de tráfico, la declaración de impuestos y la devolución de una bicicleta robada.  A través de una serie de cinco experimentos, los investigadores examinaron el impacto del poder sobre la hipocresía moral. Por ejemplo, en un experimento los participantes "poderosos" condenaron la conducta fraudulenta de los demás mientras ellos defraudaban más que aquellos a quienes criticaban. Los participantes con gran poder también tendían a condenar a quienes hinchaban indebidamente los gastos de viaje que debían serles abonados.  Pero, cuando se les dio la oportunidad de hacer trampas en un juego de dados para ganar billetes de lotería (jugando solos en la intimidad de una cabina), los poderosos declararon haber ganado una mayor cantidad de billetes de lotería que los participantes de baja posición.  Tres experimentos adicionales examinaron con mayor profundidad hasta qué punto los poderosos aceptan sus propias transgresiones morales en comparación con las cometidas por otros. En todos los casos, los sujetos asignados a funciones de alta posición demostraron una hipocresía moral notable al juzgar más estrictamente a los demás por conducir un vehículo con exceso de velocidad, evadir impuestos y quedarse con una bicicleta robada, mientras que se mostraban más tolerantes cuando eran ellos mismos quienes tenían esas conductas. Scitech News