Как работает система навигации нашего мзога

© Justin Metz

Nuestros cerebros hacen mapas del terreno. ¿Pero dónde los guarda? ¿Cuándo se actualiza? ¿Y cómo equilibramos instrucciones claras para “pasar rectos veinte pasos y girar a la izquierda” con sentimientos vagos como “recordar, he estado aquí antes y también he mirado este ridículo graffiti en la pared”? Quanta Magazine habla del descubrimiento de un sistema de navegación en el cerebro, por el cual los investigadores recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 2014.

Google Maps, una poderosa herramienta de mapeo online, debe su éxito a dos componentes principales: un sistema GPS que determina la ubicación de un objeto en la Tierra, y un mapa “personal” que contiene información completa sobre su hogar o restaurante favorito, donde le gusta cuidar de trabajar para donuts. Resulta que nuestro sistema de navegación interno funciona de la misma manera. Estas conclusiones fueron alcanzadas por tres científicos que recibieron el Premio Nobel de psicología y medicina de este año. El premio “para el descubrimiento de un sistema de células en el cerebro que le permite navegar en el espacio” fue compartido por John O “Keefe, neurofisiólogo de University College London, y cónyuges de neurofisiólogos May-Britt y Edward Moser de la Universidad Noruega de Ciencias Naturales y Técnicas. ”

En 1971, John O'Keefe descubrió neuronas especiales, "células del lugar", que ayudan a los animales a determinar su posición exacta en el espacio. Mucho más tarde, los Mosers, discípulos y seguidores de O’Keefa descubrieron las “células rojas” necesarias para construir la trayectoria correcta. Los primeros estudios se realizaron en ratas, pero pronto se encontraron ambos tipos de células en el cerebro de los mamíferos, incluidos los humanos.

Tal sistema de orientación también puede utilizar algunas propiedades o sensaciones abstractas. Por lo tanto, las neuronas coordinadas no sólo responden a señales sensoriales (como el olor de la tierra, por ejemplo). Ellos construyen un cierto sistema de coordenadas interna, que, junto con la información de varios sensores, es utilizado por las neuronas locales para formar nuestro sentido del espacio.

Más estudio de cómo el cerebro crea mapas cognitivos podría llevar a nuevos descubrimientos en neurofisiología. “Hay una profunda conexión entre la memoria y el espacio”, dice Matthew Wilson, un neurocientífico del MIT. Además de la función de GPS interno, coordinar y colocar las neuronas puede ser responsable de mantener nuestros recuerdos seguros.

Sentido del espacio

Las neuronas de lugar se han encontrado en el hipocampo, una región de largo pensamiento para almacenar la memoria. Si se elimina, como en el caso del famoso paciente H.M., el cerebro pierde su capacidad para crear nuevos recuerdos. Pero el descubrimiento de O'Keefe mostró que el hipocampo también es responsable de la navegación.

Kyfe registró impulsos eléctricos en el hipocampo de ratas que se mueven libremente en el nuevo espacio. Vio que estas neuronas estaban activadas dependiendo de dónde estaba el animal. Al cambiar el ambiente, O’Keefe mostró que las ratas no responden sólo a las señales sensoriales, sino que tienen un sentido más complejo del espacio.

En su libro de 1978, The Hippocampus como un mapa cognitivo, John O. Keefe y su coautor Lynn Nadel reportaron que este sistema espacial, además de realizar una función básica, todavía organiza recuerdos personales dependiendo de dónde tuvieron lugar los eventos. Por ejemplo, cuando te sientas en la mesa de la cocina en la casa donde pasaste tu infancia, probablemente recuerdes tu pastel de manzana favorito de tu último cumpleaños.

Tres décadas después, los Mosers descubrieron un sistema de células que los científicos creían proporcionar información espacial para colocar neuronas. Pusieron sensores en algunas neuronas en la región entorrinolarante de la corteza de las ratas, que está vinculada al hipocampo, y luego dejaron a los animales corriendo en la jaula. Al mapear las áreas donde se activaron ciertas neuronas en las ratas, los científicos encontraron que el sexo celular se dividió en varios triángulos equiláteros. El mapa resultó ser tan exacto que los científicos sospechaban inicialmente un fallo de hardware.

Uno de los detalles más interesantes de este descubrimiento es que coordinar las neuronas funcionan incluso cuando el animal está en completa oscuridad, sin ninguna pista visual. Este hecho refleja la dinámica interna del cerebro, que en cierto sentido no depende de los datos del mundo externo. Es por eso que este es un descubrimiento tan fenomenal – nos da la oportunidad de entender lo que está pasando dentro, dice Jim Kirim, un neurocientífico de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore.

Descifrar el cerebro

Los científicos todavía no saben exactamente cómo el cerebro crea mapas espaciales o cómo se utilizan en la navegación. Pero el trabajo de Kyfa y Moserov explica más que el sistema de navegación del cerebro: los neurocientíficos ahora pueden utilizar datos de células coordinadas y colocar neuronas para responder a una serie de preguntas.

Por ejemplo, los científicos quieren aprender más sobre cómo el cerebro convierte la información sobre el mundo en señales eléctricas y cómo la nueva información se combina con información antigua. “Si queremos entender cómo funciona el cerebro, necesitamos saber cómo los datos de la zona A se convierten en datos para la zona B”, dijo Kirim. El proceso por el cual las neuronas coordines proporcionan información para colocar neuronas en el hipocampo permite a los científicos investigar esta pregunta.

Los científicos también utilizaron las propiedades de las neuronas para aprender más sobre la memoria. Una vez que la rata atraviesa el laberinto, se activa una secuencia de ciertas neuronas de lugar. Cuando una rata se duerme, esta secuencia se repite en su cerebro, lo que los científicos creen ayuda a transferir información del hipocampo a la memoria a largo plazo.

Más recientes estudios de sueño muestran que la misma secuencia se reproducirá en el cerebro de la rata cuando está de vuelta en el laberinto y tiene que elegir el camino correcto. “Sabemos que las ratas pueden hacer viajes de tiempo en sus cabezas, y sólo hemos podido averiguar esto a través de neuronas locales”, dice David Redish, neurocientífico de la Universidad de Minnesota en Minneapolis sobre cómo las ratas pueden revivir eventos pasados.

Muchos investigadores creen que la memoria y el espacio están aún más estrechamente relacionados. En la antigua Grecia, los oradores, para memorizar el discurso, asociaron mentalmente cada paso del discurso con alguna parte del camino que conduce a través de la ciudad. En el corazón de tales mnemotécnicas es el hecho de que el hipocampo codifica información espacial y recuerdos autobiográficos. “Resulta que el espacio es una buena manera de organizar experiencias personales”, concluye Matthew Wilson.

Fuente: theoryandpractice.ru