Migración celular

Una reciente investigación ha examinado las células de la cresta neural –una estructura embrionaria de los vertebrados formada por células migratorias que generan las células del sistema nervioso periférico y otros tipos de células del sistema cardiovascular– y las células pigmentarias de la piel y gran parte del tejido conectivo de la cabeza, los huesos y los cartílagos, y se ha observado que, durante su desarrollo, las células de la cresta neural ‘persiguen’ a otros tipos de células, las de las placodas –láminas que forman los órganos sensoriales–, que huyen cuando están a punto de ser alcanzadas. Esta persecución da lugar a un movimiento direccional y coordinado necesario para el correcto desarrollo embrionario.
La ‘persecución’ se produce en presencia de una proteína de señalización, la Sdf1, mientras que la ‘huida’ la provoca otra proteína, la N-cadherina, de tal manera que las células de la cresta neural persiguen, pero nunca alcanzan, las células de las placodas.
Los resultados de la investigación aportan nuevos datos sobre el proceso de la migración celular, esencial en el desarrollo y la regeneración de tejidos. Para los autores, entender mejor el funcionamiento de la migración celular permitiría conocer mejor los mecanismos por los cuales las células cancerosas invaden los tejidos vecinos.

Alteración de las conductas de apego social mediante fármacos

 
Por primera vez, un estudio realizado en ratones de campo (Microtus ochrogaster) admite que el emparejamiento se ve influido por mecanismos epigenéticos. La monogamia en esta especie se desarrolla después de varios episodios de apareamiento de 16 a 24 horas, pero los investigadores la han inducido administrándoles tricostatina A; es decir, han alterado sus conductas de apego social mediante fármacos.
Los cambios epigenéticos se produjeron en los genes que codifican para la oxitocina y la vasopresina. Los investigadores observaron que los ratones de campo hembra a los que se suministró la tricostatina A aumentaron sus niveles de oxitocina y los receptores de vasopresina en el cerebro, y dedujeron que los fármacos que bloquean estos receptores serían capaces de impedir el emparejamiento.
Para los autores, esta alteración de las conductas de apego social mediante fármacos como la tricostatina A podría abrir una posible vía para el tratamiento del autismo o la esquizofrenia, ya que en estos trastornos el arraigo social es muy reducido o incluso inexistente, y estos fármacos podrían utilizarse algún día para potenciar las conductas sociales de los niños afectados. 
 

Importancia del fuego en la evolución humana: descubrimiento y consecuencias

Nadie en nuestros días desconoce que el fuego es un elemento de utilidad para los humanos y que constituye uno de nuestros más grandes descubrimientos. Sin embargo, la verdadera importancia del fuego en la evolución humana recae en la determinación que tuvo sobre su cerebro y, consecuentemente, en el desarrollo de su mente, la más poderosa adquisición de nuestra especie, que nos distingue y eleva en el reino animal. Una buena manera de comprender esta afirmación es recorriendo el proceso que tuvo lugar desde que nuestro antepasado, el Homo erectus, por vez primera dominara el fuego y lo pusiera a su disposición. Viajemos.

Alimentación de los primeros Homo erectus

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Hace 1.5 millones de años, un homínido al que llamamos Homo erectus por su posición bípeda –esto es, que camina en dos pies– vagaba intentando forrajear alimentos que le dotaran de la energía necesaria para sobrevivir.
Al no poseer ni garras ni colmillos, no era capaz de enfrentarse a las grandes fieras para obtener comida, sin mencionar que era una fácil presa de ellas. La única vía que le quedaba entonces resultaba la carroñera, es decir, comer la carne de un animal muerto y, desde luego, las plantas. Así pues, nuestro Homo erectus engullía sus alimentos crudos.
La carne cruda y los vegetales sin cocción requieren más tiempo y energía para digerirse que los cocidos. Por eso los chimpancés se pasan horas mascando su comida antes de tragarla. Es un modo natural de apoyar el proceso, pero un modo lento obviamente.

Descubrimiento del fuego

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Hace aproximadamente 800 mil años, el Homo erectus descubrió el fuego y aprendió a utilizarlo. Los científicos han encontrado rastros en distintos asentamientos que demuestran que nuestros ancestros no solo sabían hacer fuego, sino que lo utilizaban para cocer sus alimentos, construir herramientas de trabajo y otros menesteres.

Consecuencias del descubrimiento del fuego

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Luz y calor

El fuego se convirtió en una fuente de luz y calor. Mientras la vida de esto homínido era diurna y al caer la noche se retiraba a dormir o a estar sentado en silencio en su nicho, una vez que apareció el fuego puedo tener una vida nocturna. Además tenía una forma nueva de protegerse de las bajas temperaturas del invierno, que podía utilizar dentro de su caverna o a la intemperie.

Comida cocida

Con la aparición del fuego, llegó a la vida de nuestros antepasados un suceso único dentro del mundo natural: la comida cocida. Con ello se ampliaba el número de productos que se podían comer; se almacenaba comida para el invierno; se preparaba alimento de consistencia suave, ideal para individuos mayores ya sin dientes pudieran comer, entre otras facilidades. La cocción de los alimentos duplicó los años de vida y trajo a la tribu una nueva experiencia.
Empero, dos cosas esenciales ocurrieron: se incrementaron las calorías obtenibles por el sistema digestivo y se redujo el costo energético de la digestión. De ahí que hubiera más energía metabólica para que el organismo realizara otros procesos. El sistema nervioso se vio así considerablemente favorecido.

Protección de los depredadores y cacería

Una vez que el hombre dominó el fuego, pudo protegerse mejor de sus depredadores. Recordemos que en su época polulaban las criaturas salvajes. Observemos por ejemplo al tigre dientes de sable: este animal le teme, y con razón, al poder del fuego.
Junto a la defensa, el Homo erectus encontró una nueva manera de obtener alimentos: la cacería. El fuego no solo ahuyenta bestias como los mamuts, haciéndolos caer por abismales acantilados, sino que ayuda a mejorar las herramientas para la caza.

Salud

El fuego permitió cuidar de la salud. Con él se esterilizaban instrumentos y heridas. Otro uso dado fue al hervir las plantas para obtener brebajes con poderes curativos; al inhalar el vapor se descongestionaban las vías respiratorias. Un dato interesante es que tan solo hirviendo la corteza de sauce, se obtenía una sustancia cuyo ingrediente activo es la aspirina.

Camino a la humanización

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Si lo pensamos bien, una vez que nuestro ancestro obtuvo el dominio del fuego,comenzó su carrera desenfrenada hacia la humanización. Tanto la vida en comunidades, fortalecida al amparo del hogar y enriquecida con interacciones sociales, como la influencia de la dieta en su anatomía, especialmente en el cerebro, crearon las condiciones para que una nueva era surgiera, emergiendo de ella otro eslabón más de nuestra evolución.
Pero sobre cómo el cerebro se modificó y cuáles fueron sus consecuencias te hablaré próximamente.

Lóbulos frontales menos prominentes

El tamaño de los lóbulos frontales no implica, como se pensaba, la base de las capacidades cognitivas superiores humanas.

Aunque el tamaño absoluto y proporcional de la región frontal del cerebro aumentó en los humanos a lo largo de la evolución, este cambio aconteció en estrecha correlación con un crecimiento del tamaño de otras áreas cerebrales y del encéfalo en su conjunto. Una reciente investigación indica que no puede tenerse en cuenta el tamaño de los lóbulos frontales humanos como única peculiaridad de las capacidades cognitivas superiores humanas, como se solía pensar hasta ahora. Investigadores de las universidades de Durham y Reading sugieren que junto a los lóbulos frontales, otras áreas más «primitivas» del encéfalo, como el cerebelo, son igual de importantes en la expansión de nuestro cerebro, por lo que desempeñan una función notable en la cognición y algunas psicopatologías.
Importancia relativa
Robert Barton, del Departamento de Antropología de la Universidad de Durham y uno de los autores, desmiente a raíz de los resultados que han obtenido algunos de los supuestos vigentes hasta ahora, entre ellos, que la expansión del lóbulo frontal resultó particularmente crucial para el desarrollo del comportamiento, el pensamiento y el lenguaje del hombre moderno o que los lóbulos frontales protuberantes nos hacen realmente humanos. «Los lóbulos frontales humanos tienen exactamente el tamaño esperado para un cerebro no humano reducido hasta el tamaño humano. Ello significa que las zonas tradicionalmente consideradas como más primitivas fueron igualmente importantes durante nuestra evolución. Estas otras áreas deben recibir ahora más atención. De hecho, ya existe alguna evidencia de que los daños en el cerebelo, por ejemplo, son un factor a tener en cuenta en trastornos tales como el autismo y la dislexia», afirma Burton.
Los científicos argumentan que numerosas de nuestras habilidades cognitivas superiores se llevan a cabo en otras extensas redes cerebrales que unen áreas diferentes del encéfalo. También sugieren que en el funcionamiento cognitivo resulta más crítica la estructura de estas redes extendidas que el tamaño de cualquier región del cerebro aislado. El análisis de datos de investigaciones previas en humanos y animales, además de métodos filogenéticos les han permitido obtener resultados sólidos, explican. Y concluyen: los lóbulos frontales no evolucionaron especialmente rápido a lo largo del linaje humano después de que se separara del de los chimpancés.

El reciente estudio señala que no puede atribuirse al tamaño de los lóbulos frontales (en rojo) las capacidades cognitivas superiores de los seres humanos. [Wikimedia Commons / LSDB]
Más información en PNAS
Fuente: psiquiatria.com / PNAS

Eye-Tracking Software May Reveal Autism and other Brain Disorders

Eye-tracking has become the tech trend du jour. Advertisers use data on where you look and when to better capture your attention. Designers employ it to improve products. Game and phone developers utilize it to offer the latest in hands-free interaction.
But eye-tracking can do more than help sell products or give your finger a rest while playing Fruit Ninja. Years of research have found that our tiny, rapid eye movements called saccades serve as a window into the brain for psychologists just as for advertisers—but instead of giving clues about our preferred cookie brands (pdf), they elucidate our inner mental functioning. The question is, can capturing such movements help clinicians make diagnoses of mental and neurological disorders, such as autism, attention-deficit hyperactivity disorder, Parkinson’s disease and more? For many researchers in this growing field, the outlook so far looks positive.
“Visual scanning reflects a model of the world that exists inside the brain of each individual,” explains Moshe Eizenman, a leading eye-tracking researcher at the University of Toronto. “People with mental disorders have a model of the world that is slightly different than that of normal people—and by moving their eyes, they provide information about this different model.” Autistic children, for example, tend to avoid social images in favor of abstract ones, and they also more rarely and fleetingly make eye contact when looking at faces in an image or video in comparison with nonautistic kids. Similarly distinct, abnormal eye-movement patterns occur in a number of mental disorders, scientists have found.
Until recently, such insights have remained relegated to the lab setting, where researchers traditionally rely on special tools (like mounted headgear) and instructed tasks (like following a moving target across a computer screen). Now, as the cost of the technology drops and accuracy of more common—and practical—tools improves, eye tracking may find wider use in the clinical setting. “There is going to be a huge growth in the accessibility of eye-tracking devices to clinicians and others,” Eizenman predicts. “It won’t remain the domain of experts.” But technological advancements themselves are not enough to make eye-tracking for mental health monitoring go mainstream. The big challenge ahead, he says, is meaningful analysis of eye movement information.
Laurent Itti of the University of Southern California’s iLab is a part of a team working on this very challenge. Along with a group of researchers from U.S.C. and Queen’s University in Ontario, last year Itti devised a data-heavy, low-cost method of identifying brain disorders via eye-tracking. Subjects in this “free viewing” test sit and naturally watch a video on TV for 15 minutes while their eye-movements are recorded. The result is a deluge of data (the average person makes three to five saccadic eye movements per second), so Itti’s team uses advanced machine learning—algorithms that enable a computer to recognize patterns without explicit human instruction—to parse the results and distinguish deviant eye-movements from normal patterns.
In a small, proof-of-concept study (pdf) Itti’s team found that their algorithm could classify mental disorders through eye-movement patterns: They identified elderly Parkinson’s patients with nearly 90 percent accuracy as well as children with attention deficit hyperactivity disorder (ADHD) or fetal alcohol spectrum disorder with 77 percent accuracy. “This is very different from what people have done before. We’re trying to have completely automated interpretation of the eye movement data,” Itti says. “So you don’t need to have a scientist look at the data to figure out what’s going on; we’re using algorithms and machines to [identify] the linkage between eye-movement and cognition.”

Aprendemos muy pronto el significado de las primeras palabras

Antes se pensaba que hasta los nueve meses los bebés no eran capaces de entender el significado de ninguna palabra. Pero al parecer, en este aspecto los seres humanos somos más precoces de lo que se pensaba, pues recientemente se ha demostrado que ya desde los seis meses de edad somos capaces de asociar el sonido de ciertas palabras con los objetos a los que esas palabras denominan.
Esa conclusión se ha alcanzado mediante experimentos en los que a los bebés se les mostraban imágenes de una serie de objetos (partes de la anatomía corporal, facial, o alimentos) en una pantalla a la vez que su padre o su madre pronunciaba la palabra correspondiente a cada objeto. La investigación en cuestión constó de dos experimentos principales con bebés de entre 6 y 9 meses, y otros adicionales con bebés de hasta 20 meses de edad.
En el primer experimento, a cada bebé se le mostraban dos objetos y al mismo tiempo su padre o su madre pronunciaba la palabra que denominaba uno de los dos, y lo hacía siguiendo una pauta y ritmo previamente establecido. Un rastreador de trayectoria de la pupila (eyetracker) colocado frente al bebé y conectado a un ordenador equipado con el software adecuado, permitía determinar la dirección de su mirada y el tiempo en que permanecía fija en cada objeto. En el segundo experimento, a los bebés se les mostraba una fotografía en la que aparecía una escena, que podía ser una persona (vestida y de cuerpo entero), una cara, o una mesa con diferentes alimentos. De nuevo, el padre o la madre pronunciaba la palabra que denominaba, -dependiendo de la escena de que se tratase-, una parte del cuerpo, de la cara, o uno de los alimentos encima de la mesa, y el rastreador registraba la dirección y permanencia de la mirada en unos motivos u otros de la escena. El primer experimento servía para comparar el tiempo en que el bebé fijaba la mirada en cada una de las dos imágenes, de manera que un tiempo más prolongado en la palabra nombrada se interpretaba como indicativo de la comprensión de esa palabra. Y en el segundo se comparaban los tiempos de permanencia de la mirada en el elemento diana, por comparación con el tiempo en que la mirada estaba fijada en ese mismo elemento antes de que el padre o la madre pronunciasen su nombre. De este modo se descartaba que los bebés fijasen la mirada en un elemento determinado simplemente porque les resultaba más llamativo que los demás.

Dispositivo experimental

En total, 26 de los 33 bebés presentaron una puntuación media positiva (y estadísticamente significativa) en la identificación de los palabras objeto del experimento; o sea, cuando se les mostraban dos objetos en la pantalla, fijaban su mirada durante más tiempo en los objetos nombrados por sus padres. Y considerados los 33 bebés en conjunto, la diferencia de tiempo en que fijaban la mirada en el objeto nombrado con relación al tiempo durante el que observaban el otro objeto en la misma imagen fue altamente significativa. En el experimento en que se utilizaban escenas, en 22 de los 33 bebés la proporción de tiempo durante el que fijaron su mirada en el objeto resultó positiva y estadísticamente significativa.
Por otro lado, los resultados no eran diferentes en los bebés de menor edad que en los más mayores; esto es, la capacidad para asociar nombres a objetos era la misma en todo el intervalo entre los 6 y los 9 meses. Además, mediante experimentos adicionales a los dos principales, se observó que los bebés de entre 6 y 9 meses tenían una capacidad similar a la de bebés de más edad, de hasta 13 meses. Solo a partir de 14 meses se observaban mejoras significativas en la capacidad para comprender los nombres de los objetos utilizados en este trabajo. Los datos sugieren, de hecho, que hay una cierta discontinuidad en la  capacidad de comprensión en torno a esa edad. Es posible, por lo tanto, que a partir de los 14 meses de edad se produzca un especial progreso en la adquisición de conocimiento lingüístico y el desarrollo de habilidades sociales o comunicativas.

La capacidad de los bebés para vincular ciertas palabras con los objetos que expresan es independiente de su experiencia, pues ninguna de las figuras utilizadas en las imágenes representaban objetos que les resultasen conocidos en la forma en que las observaban. Es lógico pensar que algunas de las diferencias observadas fuesen debidas al azar, pero igualmente, es muy posible que los bebés desconociesen algunas de las palabras que pronunciaban sus padres. Y además, en ningún caso se comprobó si las palabras utilizadas en los experimentos formaban parte de la experiencia de los bebés. Por eso, los datos deben ser considerados en su conjunto. Este trabajo no se diseñó para saber qué palabras concretas conocía cada bebé (en ese aso, la metodología, particularmente la estadística, tendría que haber sido diferente), sino para establecer si, en general, eran capaces de vincular palabras y objetos muy comunes. Y lo que indican los datos obtenidos es que, efectivamente, los bebés de seis meses de edad en adelante, tienen la capacidad de asociar a ciertos objetos muy comunes para ellos las palabras que los denominan. Así pues, y de acuerdo con estos experimentos, los bebés aprenden el significado de las palabras antes de lo que suponíamos.
Los niños adquieren el lenguaje muy rápidamente; a la edad de dos años conocen centenares de palabras. Pues bien, parece que, al menos en parte, esa rapidez de aprendizaje se debe al hecho de que empiezan muy temprano a aprender palabras, aunque lo hagan sin que los adultos se percaten de que las están aprendiendo. Antes de que, ni tan siquiera lleguen a balbucear algunos sonidos, ya entienden parte de lo que les dicen.
Fuente: Elika Bergelson y Daniel Swingley (2012): “At 6–9 months, human infants know the meanings of many common nouns” PNAS 109 (9): 3253-3258

Cultura y evolución humana

 El pasado 25 de mayo, Naukas en colaboración con la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU, organizó una sesión de divulgación científica titulada “El Universo en un día”. En dicha sesión se enmarca la siguiente charla (de 33 min de duración), titulada “Cultura y evolución humana”: