Joe Z. Tsien: "Grabaremos nuestros recuerdos en un disco duro "

¿Cuántas veces hemos oído decir "se me ponen los pelos de punta cuando me acuerdo", o "no me lo recuerdes, por favor"? El realismo con que evocamos nuestras vivencias, ya sean buenas o malas, no deja de sorprendernos. Hasta hace poco se creía que un recuerdo era el producto de una simple secuencia lineal de acciones de las neuronas. Pero los estudios apuntan hacia una fórmula matemática mucho más compleja, hacia una sinfonía de comunicación entre células nerviosas.

Durante décadas, un reto de los neurocientíficos ha sido saber cómo quedan registrados los recuerdos en el cerebro. Hoy, el doctor Joe Z. Tsien, director del Centro de Sistemas de Neurobiología de la Universidad de Boston, y sus colegas han descubierto el mecanismo básico para extraer información vital y conservarla.

?Todo empezó con un trabajo que realizábamos sobre el aprendizaje y la memoria?, explica durante una entrevista telefónica desde su laboratorio. "En 1999 creamos un superratón genéticamente mejorado que aprendía más rápidamente y recordaba las cosas más tiempo. Fue entonces cuando empecé a preguntarme cómo funciona exactamente el proceso mnemotécnico".

¿Podríamos visualizar el patrón de actividad de las neuronas cuando se construye un recuerdo? ¿Y discernir los principios de organización que permiten extraer y grabar los detalles más importantes de una experiencia? Pero para contestar a esas cuestiones había que diseñar mejores equipos. "Hasta ese momento era posible registrar las señales eléctricas de centenares de neuronas en monos despiertos, pero los investigadores que trabajan con ratones sólo habían podido hacerlo con 20 o 30 a la vez", escribe el neurobiólogo en un artículo publicado en la revista Scientific American.

En poco tiempo, Tsien y su colega de laboratorio, Longnian Lin, desarrollaron un aparato de grabación con el que controlar la actividad de un mayor número de neuronas en ratones moviéndose a su aire. "Logramos insertar muchos electrodos diminutos en el cerebro del animal", recuerda Tsien.  El paso siguiente fue diseñar distintas situaciones para estresar a los roedores: un terremoto en miniatura dentro de una caja, una caída libre desde un bote de galletas y el simulacro del ataque de un ave -con un soplo de aire repentino en el lomo-. Estas experiencias negativas dejaban huella indeleble en la memoria. "El objetivo era aprovechar lo que el cerebro parece hacer mejor: grabar recuerdos de acontecimientos que pueden afectar profundamente en la vida", precisa Tsien.

Retener ese tipo de hechos requiere el trabajo concertado de un enorme número de células. Esto facilita el trabajo a la hora de dar con las neuronas que se activan con la vivencia y recoger suficientes datos para descifrar los patrones de organización involucrados en el proceso. Los experimentos consistieron en someter a los ratones a siete episodios de cada evento, separados por periodos de descanso. El equipo registró la actividad eléctrica de unas 260 neuronas en la región CA1 del hipocampo, un área clave para la formación de la memoria en animales y humanos.

Con la ayuda de un poderoso método matemático, capaz de proyectar un gran número de dimensiones -en este caso, 520: la actividad de 260 neuronas antes y después de un acontecimiento- en un espacio gráfico tridimensional, los investigadores descubrieron que hay neuronas con un comportamiento muy patente, y que la corriente lineal de señales entre una y otra célula nerviosa no basta para explicar cómo genera y almacena el cerebro un recuerdo. Lo que observaron, en cambio, fue que se activaban en grupos, a los cuales bautizaron como neural claques ?"pandillas neuronales"?. En concreto seguían una trayectoria triangular a través del hipocampo, un patrón se repetía cada cierto tiempo, como un banco de peces que maniobra al unísono para huir de un depredador. Según Tsien, "esto prueba que la información se estaba grabando. Imaginamos que los sucesivos replays corresponden al recuerdo de la experiencia".

Su teoría es que cada una de las claques se encarga de captar y almacenar los múltiples aspectos asociados a un suceso, de lo más general y abstracto a los detalles concretos. Por ejemplo, en un terremoto debe haber un grupo aso ciado al estímulo del miedo, un segundo que responda a cualquier alteración del movimiento, un tercero que se active con el temblor y un cuarto que reconozca el lugar de los hechos.

Aunque la idea de que la percepción y la memoria se encuentran representadas por "camarillas" neuronales no sea nueva, el trabajo de Tsien ha aportado los primeros datos experimentales acerca de cómo se codifica y ordena la información. "Las observaciones apoyan la idea de que la organización jerárquica y por categorías constituye un principio universal dentro de nuestro cerebro", explica el neurobiólogo. En el caso de la memoria, estas propiedades permiten "generar un número casi ilimitado de patrones de activación neuronal, tantos como el número de experiencias que un organismo puede vivir".

Tsien ha empezado a aplicar sus descubrimientos al diseño de una nueva generación de ordenadores y redes avanzadas. Con el fin de equiparar al cerebro con una computadora, los investigadores tradujeron las actividades de las cliques neuronales en un código binario -un sistema de ceros y unos en el que el 0 simboliza el estado inactivo de las neuronas y el 1, la actividad- para comparar la mente de varios ratones sometidos a la misma experiencia. Tsien fue un poco más allá y diseñó un sistema que convertía la actividad neuronal de los roedores al sentir un temblor en una secuencia binaria que hacía abrir una escotilla para escapar.

Los ordenadores actuales fallan a la hora imitar ciertas habilidades humanas, como reconocer un compañero de colegio aunque hayan pasado 20 años y se haya dejado barba. Pero Tsien se atreve a augurar un futuro en el que descargaremos nuestros recuerdos en un disco duro. Y quizás entonces las computadoras, equipadas con sofisticados sensores y una arquitectura lógica similar a la de nuestro hipocampo, terminen superando nuestra destreza cognitiva.

Por si esto fuera poco, Tsien cree que "si pudiéramos registrar simultáneamente la actividad de muchas neuronas, podríamos leer los pensamientos de la gente". De existir una tecnología tan sensible, se podría saber, por ejemplo, si un enfermo de Alzheimer que ya no puede hablar es capaz de entender una conversación.

María Iriondo

The Neuroscience of Everybody's Favorite Topic

 By Adrian F. Ward
Human beings are social animals. We spend large portions of our waking hours communicating with others, and the possibilities for conversation are seemingly endless—we can make plans and crack jokes; reminisce about the past and dream about the future; share ideas and spread information. This ability to communicate—with almost anyone, about almost anything—has played a central role in our species’ ability to not just survive, but flourish.
How do you choose to use this immensely powerful tool—communication? Do your conversations serve as doorways to new ideas and experiences? Do they serve as tools for solving the problems of disease and famine?
Or do you mostly just like to talk about yourself?
If you’re like most people, your own thoughts and experiences may be your favorite topic of conversation.  On average, people spend 60 percent of conversations talking about themselves—and this figure jumps to 80 percent when communicating via social media platforms such as Twitter or Facebook.
Why, in a world full of ideas to discover, develop, and discuss, do people spend the majority of their time talking about themselves? Recent research suggests a simple explanation: because it feels good.
In order to investigate the possibility that self-disclosure is intrinsically rewarding, researchers from the Harvard University Social Cognitive and Affective Neuroscience Lab utilized functional magnetic resonance imaging (fMRI). This research tool highlights relative levels of activity in various neural regions by tracking changes in blood flow; by pairing fMRI output with behavioral data, researchers can gain insight into the relationships between behavior and neural activity. In this case, they were interested in whether talking about the self would correspond with increased neural activity in areas of the brain associated with motivation and reward.
In an initial fMRI experiment, the researchers asked 195 participants to discuss both their own opinions and personality traits and the opinions and traits of others, then looked for differences in neural activation between self-focused and other-focused answers. Because the same participants discussed the same topics in relation to both themselves and others, researchers were able to use the resulting data to directly compare neural activation during self-disclosure to activation during other-focused communication.
Three neural regions stood out. Unsurprisingly, and in line with previous research, self-disclosure resulted in relatively higher levels of activation in areas of the medial prefrontal cortex (MPFC) generally associated with self-related thought. The two remaining regions identified by this experiment, however, had never before been associated with thinking about the self: the nucleus accumbens (NAcc) and the ventral tegmental area (VTA), both parts of the mesolimbic dopamine system.
These newly implicated areas of the brain are generally associated with reward, and have been linked to the pleasurable feelings and motivational states associated with stimuli such as sex, cocaine, and good food. Activation of this system when discussing the self suggests that self-disclosure, like other more traditionally recognized stimuli, may be inherently pleasurable—and that people may be motivated to talk about themselves more than other topics (no matter how interesting or important these non-self topics may be).

Hombres y mujeres ¿nos orientamos de modo distinto?

 
Que un individuo encuentre antes o después la ruta que le conducirá a un destino concreto depende de varios factores, entre ellos su género. La ciencia ha demostrado que la creencia popular de que los hombres son mejores que las mujeres a la hora de orientarse no es del todo descabellada. O que, al menos, lo hacen más rápido. En concreto, el neurólogo Matthias Riepe, de la Universidad de Ulm (Alemania), escaneó el cerebro de una docena de hombres y una docena de féminas mientras buscaba una ubicación en un espacio que no les era familiar. Y observó que mientras ellos tardaron por término medio 2 minutos y 22 segundos, a ellas les llevó 3 minutos y 16 segundos encontrar el mismo camino.

La principal diferencia, según Riepe, residía en las áreas del cerebro que había empleado cada grupo. Los hombres usaban el hipocampo derecho y el izquierdo, mientras en las mujeres solo se activaba el hipocampo derecho. Además, las mujeres ponían en marcha neuronas la corteza prefrontal, que no se activaba en el cerebro masculino. Los autores lo atribuyen a que las mujeres se fijan en los hitos y marcas del camino para orientarse, mientras que los hombres se centran en la geometría del espacio recorrido. Por ese mismo motivo, añaden, las mujeres suelen recordar mejor la ubicación de las objetos dentro de una habitación o dónde han dejado las llaves.