Tu cerebro elimina la basura mientras duermes

Investigadores de la Universidad de Rochester (EE UU) han llevado a cabo un estudio que demuestra la naturaleza reparadora del sueño y que podría explicar por qué necesitamos dormir, según publica la revista Science en su última edición.

"Dormimos para limpiar el cerebro; dormir parece ser el resultado de la liquidación activa de los subproductos de la actividad neuronal que se acumulan durante la vigilia", explica Maiken Nedergaard, autora principal del artículo, en declaraciones a la agencia SINC. En concreto, su trabajo apunta que durante el sueño el cerebro es muy activo en la eliminación de residuos, como la proteína beta-amiloide responsable de la enfermedad de Alzheimer y otros trastornos neurológicos.

El conocido como 'sistema glinfático', que fue descubierto el año pasado por los mismos investigadores, suple el papel del sistema responsable de la eliminación de residuos celulares en el resto del cuerpo –el sistema linfático–, cuya función no se extiende a este órgano.

El proceso del cerebro para limpiar residuos no era conocido hasta ahora por los científicos ya que, al observarse solo en el cerebro vivo, no ha sido posible hasta la llegada de nuevas tecnologías de imagen como la microscopía de dos fotones. Gracias a esta técnica, los investigadores pudieron observar en ratones –cuyos cerebros son muy similares a los seres humanos– una especie de sistema de tuberías en los vasos sanguíneos del cerebro que permite al líquido cefalorraquídeo ‘lavar’ los residuos e incorporarlos al sistema circulatorio para acabar, finalmente, en el hígado, que elimina de la sangre las sustancias nocivas para el organismo.



Los científicos de Rochester comprobaron que el sistema glinfático es casi diez veces más activo durante el sueño y que, al dormir, el cerebro elimina de forma significativa más beta-amiloide. Una de las pistas para entender que este sistema puede ser más activo durante el sueño fue el hecho de que la cantidad de energía consumida por el cerebro no disminuye drásticamente disminuirá mientras dormimos. Además, los investigadores encontraron que, mientras dormimos, las células del cerebro encogen y se reducen un 60%, lo que permite que los residuos se eliminen con mayor eficacia.

Los científicos apuntan que esta contracción crea más espacio entre las células y permite al líquido cefalorraquídeo limpiar más libremente los residuos a través del tejido cerebral. Por el contrario, cuando se está despierto las células del cerebro están más cerca, restringiendo el flujo del líquido cefalorraquídeo.

"Entender exactamente cómo y cuándo el cerebro activa el sistema glinfático y limpia los residuos es un primer paso en los esfuerzos para modular este sistema y hacer que funcione de manera más eficiente", subraya Nedergaard.

Profesores 'quemados': problemas de memoria y peor salud

El síndrome de Burnout o lo que se conoce como ‘estar quemado’ es un conjunto de síntomas que se produce a causa del estrés laboral interpersonal. Al parecer, más del 65% de los profesores de E.S.O. en Madrid sufre este problema en cierto grado, tal como señala un estudio reciente realizado por la Universidad Complutense de Madrid y la Universidad Camilo José Cela.

Dentro de este síndrome, el cansancio emocional, uno de los componentes principales, tiene lugar como consecuencia de la interacción con los alumnos, padres y compañeros, y toda la problemática que ello conlleva. Pero parece que el profesor que sufre de este tipo de agotamiento, podría tener otras complicaciones. Feuerhahn y sus colaboradores de diversas universidades alemanas, han publicado muy recientemente un estudio en Stress and Health donde describen como el cansancio emocional puede afectar al rendimiento cognitivo del profesor y a su salud física.  Entre otras cosas, evaluaron los síntomas de estrés que sentían un grupo de 100 profesores y le realizaron una evaluación neuropsicológica con un test de memoria. Encontraron que cuanto mayor era la percepción de estrés por el profesor, peor era el rendimiento en la tarea de memoria y peor la estimación de la salud física.
No es la primera vez que se confirma que el estrés crónico produce estragos en la salud, aunque resulta importante destacar que parece afectar también a nuestras capacidades mentales. Los programas antiestrés y el entrenamiento en memoria podrían ser vías recomendables que ayuden a esas personas a recuperar su salud.

Marisa Fernández, Neuropsicóloga Senior, Unobrain

El rechazo social libera analgésicos naturales

Un reciente estudio estadounidense indica que, cuando nos enfrentamos el rechazo social, el cerebro tiene medios para aliviar el dolor que nos produce. Según publican en Molecular Psychiatry científicos de la Escuela de Medicina de la Universidad de Michigan, el sistema de analgésicos naturales del cerebro no solo responde al dolor físico corporal, como ya se había demostrado, sino también al rechazo social.

Combinando el uso de escáneres cerebrales capaces de rastrear la liberación de compuestos químicos en el cerebro con un modelo de rechazo social sustentado en las citas románticas concertadas por Internet, los científicos descubrieron que los opioides naturales se liberan en el cerebro humano durante situaciones de angustia social, aislamiento y rechazo.

El estudio involucró a dieciocho adultos a quienes se pidió que observaran fotografías y perfiles personales ficticios de cientos de personas. Cada uno de los participantes seleccionó algunos perfiles de quienes podrían interesarle más románticamente, una situación similar a las citas románticas por internet.

Pero luego, a la vez que eran situados en un escáner PET para tomar imágenes de sus cerebros, se les comunicó que los individuos que habían encontrado más atractivos e interesantes no mostraban un interés recíproco. Las neuroimágenes durante ese momentos desvelaron la liberación de opioides. El efecto fue mayor en las regiones del cerebro llamadas parte central del cuerpo estriado, la amígdala, el tálamo medio, y la sustancia gris central, áreas también conocidas por su activación en el dolor físico. Por otro lado, cuanto mayor fue la liberación de opioides durante el rechazo social en otra área del cerebro llamado córtex del cíngulo anterior, menor fue el mal humor que mostraron los participantes cuando recibieron la noticia de que habían sido rechazados.

A pesar de los investigadores se habían asegurado de que los participantes supieran que los perfiles para "citas" no eran reales, y que por lo tanto tampoco era real el “rechazo”, el rechazo social simulado fue suficiente como para causar una respuesta emocional y una respuesta de opioides.

Los investigadores analizaron, asimismo, qué ocurría cuando a los participantes se les dijo que alguien en quien ellos habían expresado interés expresaba interés en ellos, es decir la aceptación social. En ese caso algunas regiones cerebrales también tuvieron más liberación de opioides. "Se sabe que el sistema de opioides desempeña un papel en la reducción del dolor y en la promoción del placer, y nuestro estudio muestra que esto también sucede en el contexto social", dijo David T. Hsu, coautor del trabajo.

Las personas con alta puntuación en un rasgo de personalidad llamado resiliencia, entendida como la capacidad humana de asumir con flexibilidad situaciones límite y sobreponerse a ellas, mostraron niveles más altos de activación de los analgésicos naturales, sobre todo en la amídgala, una región del cerebro involucrada en el procesamiento emocional. Por el contrario, "es posible que las personas con depresión o ansiedad social sean menos capaces de liberar opioides durante los momentos de estrés social y, por lo tanto, no se recuperan tan rápida o plenamente de una experiencia social negativa", sugirió Hsu.

Simios bonobos jóvenes se consuelan entre sí como los niños

WASHINGTON. Los simios bonobos jóvenes consuelan a sus pares angustiados por una experiencia desagradable con conductas muy similares a las observadas en niños, reveló una investigación realizada por científicos estadounidenses. 
Estas observaciones son importantes para la historia de la evolución humana, mostrando que el mismo cuadro socio-emocional funciona para los grandes simios, señalaron Zanna Clay y Frans de Waal, del Centro de Investigación Nacional de Primates Yerkes, de la Universidad Emory (Georgia, sureste de EEUU), autores del estudio publicado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS).
La investigación divulgada el lunes se llevó a cabo en un santuario de primates en República Democrática del Congo, con filmaciones que permitieron analizar la vida social cotidiana de los simios bonobos y ver cómo vivían sus propias emociones y reaccionaban a las de los demás.
Los científicos encontraron que los bonobos (Pan paniscus), también llamados chimpancés pigmeos o chimpancés enanos, se recuperaban rápida y fácilmente de sus traspiés emocionales y mostraban empatía por sus desafortunados compañeros, a quienes consolaban físicamente, abrazándolos, tomándolos en brazos o acariciándolos.
Si la forma en que los bonobos viven sus emociones permite predecir cómo reaccionan a las de los demás, esto indica una capacidad de controlarse emocionalmente y evitar desbordes, según estos investigadores.
En los niños, el control de las emociones es fundamental para una socialización saludable, una capacidad que depende sobre todo de un vínculo estable entre los padres y el niño. Esto explica por qué los humanos huérfanos a menudo tienen más dificultades de controlar lo que sienten, indicaron.
El mismo fenómeno se constató en los bonobos del santuario, donde un gran número de estos simios perdió a su madre asesinada por los cazadores. En comparación con los bonobos criados por sus propias madres, estos jóvenes primates huérfanos luchaban por controlar sus emociones, dijo Clay.
Según lo observado, a los que habían perdido a sus madres les costaba mucho más tiempo recuperarse emocionalmente. “Estaban muy molestos y gritaron durante varios minutos después de recibir un golpe, en comparación con los bonobos jóvenes criados por su madre, que solo lo hicieron unos segundos”, dijo esta zoóloga.
Los bonobos, tan genéticamente similares a los humanos como los chimpancés, son también considerados los más empáticos al igual que estos grandes simios.
“Esto hace que la especie sea una candidata ideal para las comparaciones psicológicas”, señaló De Waal. “Cualquier similitud fundamental entre los humanos y los bonobos probablemente se remonta a su antepasado común que vivió hace unos seis millones de años”, añadió.

A New Frontier in Animal Intelligence

Evidence that some animals are capable of “mental time travel,” suggests they have a deeper understanding of the world around them

By Justin Gregg

 

Santino was a misanthrope with a habit of pelting tourists with rocks. As his reputation for mischief grew, he had to devise increasingly clever ways to ambush his wary victims. Santino learned to stash his rocks just out of sight and casually stand just a few feet from them in order to throw off suspicion. At the very moment that passersby were fooled into thinking that he meant them no harm, he grabbed his hidden projectiles and launched his attack.
Santino was displaying an ability to learn from his past experiences and plan for future scenarios. This has long been a hallmark of human intelligence. But a recently published review paper by the psychologist Thomas Zentall from the University of Kentucky argues that this complex ability should no longer be considered unique to humans.
Santino, you see, is not human. He’s a chimpanzee at Furuvik Zoo in Sweden. His crafty stone-throwing escapades have made him a global celebrity, and also caught the attention of researchers studying how animals, much like humans, might be able to plan their behavior.
Santino is one of a handful of animals that scientists believe are showing a complex cognitive ability called episodic memory. Episodic memory is the ability to recall past events that one has the sense of having personally experienced. Unlike semantic memory, which involves recalling simple facts like “bee stings hurt,” episodic memory involves putting yourself at the heart of the memory; like remembering the time you swatted at a bee with a rolled up newspaper and it got angry and stung your hand.
If an animal can imagine itself interacting with the world in the past via episodic memory – like Santino recalling a failed attack when a human spotted him holding a rock, or you remembering swatting at a bee – it stands to reason that the animal might also be able to imagine itself in the future in a similar scenario, and thus plan its behavior. Santino might opt to hide his rocks, and you might decide to stop antagonizing bees. The ability to represent oneself and one’s actions in the mind’s eye – both in the past in in the future – is what scientists refer to as mental time travel.
Mental time travel is a vital skill in the arsenal of human intelligence.  When it goes right, we can devise and execute complex hunting strategies that allow us to herd woolly mammoths into a canyon for easy slaughter– something our ancestors excelled at in the late Pleistocene. When it goes really right, we can spend years devising and executing a plan to rocket astronauts through the coldness of space and land them safely on the moon. If it turns out that other species might have even the smallest hint of this ability, it raises the question of just how much we might be underestimating their ability to interact with, and understand, the world around them.
Zentall argues that mental time travel based on episodic memory has been observed in a number of species, including non-human primates like Santino, as well as dolphins, scrub-jays, rats, and pigeons. Scrub-jays in particular seem skilled at planning their food hiding (caching) behavior. In experimental conditions, they learned to cache food in areas where they knew they’d be hungry the following day, and made sure that their favorite food was cached in such a way that they’d always have access to it in the future.
But there is longstanding opposition to the idea of suggesting that animals are capable of mental time travel. The University of Queensland psychologist Thomas Suddendorf argues that despite “ingenious attempts to demonstrate episodic memory or future simulation in non-human animals,” it still seems that “there are few signs that animals act with the flexible foresight that is so characteristic of humans.” While animals like scrub-jays might be able to adapt their behavior to make the most of their food-caching, they do not display similar flexibility outside of this narrow domain. Unlike scrub-jays, “humans,” states Suddendorf, “can simulate virtually any event and evaluate it in terms of likelihood and desirability”
Zentall, however, has recently acquired a high-profile ally in Michael Corballis, a psychologist at the University of Auckland who once famously argued alongside Suddendorf that episodic memory was unique to humans. It was Suddendorf and Corballis who together coined the phrase mental time travel in 1997, and established a set of criteria that, if satisfied, could prove its existence in animals. By the age of 4, human children satisfy these criteria via their ability to choose the correct key to open a box that they’d never seen before based only on experience with similar boxes and keys in different locations in the past. Animals are typically only able to devise a similar solution after repeated exposure to the same test materials in the same setting, which means they might be solving problems via associative learning as opposed to mental time travel.
Corballis revealed earlier this year that new evidence has come to light that obliged him to change his mind as to whether these criteria had been met in animals. The evidence that tipped the scale for Corballis, however, was not found by observing animals’ behavior, but by measuring their brains. “Mental time travel has neurophysiological underpinnings that go far back in evolution, and may not be, as some (including myself) have claimed, unique to humans,” writes Corballis.
Recently published research shows how brain activity in rats suggest that they might be envisioning solutions to problems in their mind’s eye – in this case, an eye located in their hippocampus. After the rats ran a series of mazes during the day, researchers measured neuronal activity as they slept, concentrating on the hippocampus – the part of the brain where the mental map of the maze was stored. The rats appeared to not only be replaying their past experiences running through the maze in their sleep, but also replaying the parts of the maze that they had only considered running, but not actually run. For Corballis, this is neurological evidence of mental time travel at work.
And yet, some behavioral evidence seems like convincing evidence of mental time travel in animals, regardless of underlying brain activity. In one experiment, Bonobos and orangutans practiced using tools to retrieve food rewards – like a juice bottle hanging on a string that was only reachable with a hook. Knowing that they’d likely face a similar test situation the next day, the apes took the appropriate tool with them to their sleeping quarters and used it to retrieve their reward the next morning.
These skills do not seem a far cry from those employed by early humans to plan out the next day’s mammoth hunting excursion. Why then do we not see more examples of animals engaging in behaviors that unequivocally show the ability for mental time travel?
There’s more to the human intellect and ability to pull off successful mammoth hunts and moon landings than episodic memory of course, and other intellectual feats – not the least of which is our ability to convey our thoughts and plans via language – appear absent in non-human animals. There is also the question of how humans’ complex understanding of our own and others’ minds might be involved. Mental time travel likely requires some form of consciousness or self-knowledge to allow an animal to place itself at the heart of its memories and future plans, and much of this debate focuses on whether animals’ observed behavior or neurological activity are evidence of consciousness at work.  Consciousness is the unknowable singularity at the heart of the black box.
Zentall is confident that future research will provide evidence that animals have skills like mental time travel that far exceed what we now attribute to them. He is surely correct. But as we slowly pry open the lid on the black box of animal minds, scientists will continue to disagree as to what shapes they see emerging from the darkness.
Are you a scientist who specializes in neuroscience, cognitive science, or psychology? And have you read a recent peer-reviewed paper that you would like to write about? Please send suggestions to Mind Matters editor Gareth Cook, a Pulitzer prize-winning journalist and regular contributor to NewYorker.com. Gareth is also the series editor of Best American Infographics, and can be reached at garethideas AT gmail.com or Twitter @garethideas.

ABOUT THE AUTHOR(S)

Justin Gregg, PhD, is a psychologist and Research Associate with the Dolphin Communication Project. His book, Are Dolphins Really Smart? The Mammal Behind the Myth, was published this year with Oxford University Press. Follow him on Twitter @justindgregg or via his blog at justingregg.com

Liderazgo

Una red neuronal se activa por todo el cerebro cuando pensamos en cosas que no existen

 

Once áreas del cerebro muestran niveles diferenciales de actividad durante el proceso de imaginar, reveló el estudio. Imagen: Alex Schlegel. Fuente: Dartmouth College. 

 

 

Científicos definen la actividad cerebral que posibilita la imaginación humana

La imaginación es uno de los misterios de la mente humana, por el que se han preguntado durante mucho tiempo filósofos y científicos. La neurología ha conseguido ahora describir su procedencia: una red cortical y subcortical de neuronas cuya actividad se extiende por gran parte del cerebro. El hallazgo podría ayudar a trasladar la capacidad de imaginar a las máquinas. Por Marta Lorenzo.

Filósofos y científicos se han preguntado a menudo sobre la procedencia de la capacidad humana de imaginar. La imaginación es un proceso cognitivo superior que nos permite generar representaciones y percibirlas con la mente, sin necesidad de que existan en nuestro entorno.

   

Gracias a la imaginación, los seres humanos son capaces de crear arte, herramientas, inventar, pensar científicamente y realizar otros comportamientos muy diversos.

Ahora, investigadores del Dartmouth College de Estados Unidos han descubierto que la imaginación se produce gracias a una red neuronal que se extiende por el cerebro y que manipula conscientemente imágenes, símbolos, ideas y teorías; y que proporciona a las personas la focalización necesaria para resolver problemas complejos y alcanzar nuevas ideas. Sus hallazgos han aparecido detallados en la revista, Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

"Nuestros resultados nos acercan a la comprensión de cómo la organización de nuestro cerebro nos diferencia de otras especies y nos facilita el pensar libremente y con creatividad", explica el autor principal del estudio Alex Schlegel, del Departamento de Psicología y Ciencias del Cerebro de dicha Universidad en un comunicado divulgado por Eurekalert.

Llevar la creatividad a las máquinas

"La comprensión de estas diferencias nos da una idea de la procedencia de la creatividad humana y posiblemente nos permita recrear esos mismos procesos creativos en las máquinas”, continúa Schlegel.

Los estudiosos ya habían teorizado que la imaginación humana debía precisar de una red neuronal generalizada, pero la evidencia de la existencia de ese "área de trabajo” específico había sido hasta ahora difícil de encontrar, debido a que los estudios del cerebro se centran principalmente en actividades neuronales aisladas.

Para conseguir hallarla, los investigadores se preguntaron cómo funcionaba el cerebro cuando se manipulan imágenes mentales. Por ejemplo, ¿qué hace el cerebro cuando nos imaginamos a un abejorro con cabeza de toro?

Aunque ésta es una tarea aparentemente sencilla, en realidad precisa que el cerebro construya una imagen totalmente nueva a partir de otras dos imágenes conocidas, y que la haga aparecer ante el ojo de nuestra mente

 

La imaginación se extiende por el cerebro

En el estudio, se pidió a 15 participantes que imaginaran formas visuales abstractas específicas y que luego las combinaran mentalmente para dar lugar a nuevas figuras más complejas, o que las descompusieran mentalmente en partes individuales.

Mientras los voluntarios se dedicaban a esta tarea, los investigadores midieron su actividad cerebral con la técnica de exploración de resonancia magnética funcional (fMRI)‎, un procedimiento clínico y de investigación que permite mostrar en imágenes las regiones cerebrales que ejecutan una tarea determinada.

De esta manera, descubrieron que una red cortical y subcortical extendida por gran parte del cerebro era la responsable de las manipulaciones mentales con imágenes desarrolladas por los participantes.

El área cortical es una parte de la corteza cerebral y el área subcortical reúne partes del cerebro tan importantes como el hipocampo o la amígdala.

Dicha red neuronal se parece mucho al “espacio de trabajo mental” que los especialistas han teorizado podría ser responsable de gran parte de la experiencia de la conciencia humana y de las capacidades cognitivas flexibles que han ido desarrollándose nuestra especie durante la evolución.

Realidad e imaginación, ¿las distingue el cerebro?

En 2004, otros investigadores, en este caso de la Universidad de Northwestern, en Chicago, también midieron la actividad cerebral de voluntarios mientras éstos bien se imaginaban objetos que se les pedía que visualizaran bien observaban imágenes de objetos reales.

De esta forma, los científicos se dieron cuenta de que las partes concretas del cerebro destinadas a generar imágenes visuales se activaban con mucha fuerza cuando los voluntarios tan sólo imaginaban los objetos. Es decir, que la actividad neuronal destinada a la visión de cosas reales era similar a la actividad neuronal que posibilitaba la visión de imágenes mentales.

Lo más curioso de esta investigación fue que en ella se constató asimismo que, cuando los participantes recordaban lo que habían imaginado, a menudo pensaban que lo habían visto, en lugar de saber que había sido producto de su imaginación.

Los autores del estudio concluyeron entonces que las zonas del cerebro que utilizamos para percibir objetos y aquéllas que usamos para imaginar objetos se superponen. Por eso, un hecho imaginado con mucha intensidad puede dejar en nuestro cerebro la misma marca que un hecho realmente ocurrido.

Referencia bibliográfica:

Alexander Schlegel, Peter J. Kohler, Sergey V. Fogelson, Prescott Alexander, Dedeepya Konuthula y Peter Ulric Tse. Network structure and dynamics of the mental workspace dx.doi.org/10.1073/pnas.1311149110. PNAS. (2013) DOI:10.1073/pnas.1311149110.