El Nobel de Medicina a investigación de GPS humano

Bajo la consigna de cómo el ser humano se orienta en el espacio, el neurocientífico británico-estadunidense John O’Keefe y la pareja de esposos noruegos May-Britt y Edvard I. Moser descubrieron las células que componen el sistema de posicionamiento en el cerebro humano: por su investigación fueron galardonados el pasado día 6 con el Nobel de Medicina.

El comunicado del comité que otorga cada año ese premio indicó que el trabajo de los tres investigadores muestra las neuronas que nos ayudan a saber dónde estamos y a dónde queremos ir.

La Academia Real de Suecia agregó que los premiados han descubierto nuestro GPS interno dentro del cerebro y demostrado la estructura detallada a nivel celular que es base de funciones cognitivas complejas.

Experimento

John O’Keefe, profesor en el University College de Londres, hizo el primer descubrimiento de neuronas de posicionamiento que trazaban el mapa de una habitación, experimentando con ratas a principios de los setentas.

Estas neuronas, bautizadas como células lugar, fueron ubicadas en la región del cerebro conocida como hipocampo, que es una estructura situada en el centro del mismo y debe tal nombre a su vago parecido con un caballito de mar (hipocampo, en latín). Tiene un papel esencial en la formación de memorias y también en su recolección en la base de datos, por medio de mecanismos que todavía no se comprenden con profundidad.

El hipocampo es además una de las partes más internas, mejor conservadas y primitivas del cerebro. Las células lugar se ubican en esta zona porque la orientación y el posicionamiento son esenciales para conocer el entorno y evitar, por ejemplo, acabar siendo devorado por un depredador.

El trabajo de O’Keefe en aquellos años no fue tomado en serio por la comunidad científica. No obstante, más de tres décadas después, en 2005, el matrimonio Moser halló otros componentes clave para la orientación al realizar también experimentos con ratas.

Los Moser hicieron mapas de las conexiones en el hipocampo cuando las ratas se movían en un espacio cerrado y hallaron una pauta de actividad en el cercano córtex entorrinal. Descubrieron entonces que ciertas células se activaban cuando la rata pasaba por varios sitios ordenados en una grilla hexagonal. Cada una de estas células se impulsaba siguiendo una pauta espacial única y, colectivamente, estas células en red constituían un sistema coordinado que permitía el desplazamiento espacial, determinaron.

Junto con otras células del córtex entorrinal que reconocían la dirección de la cabeza y el límite del espacio físico, formaban circuitos con las células de posicionamiento del hipocampo. Estas células fueron bautizadas como células red y constituyen una especie de GPS interno del cerebro.

Complemento

Edvard y May-Britt Moser, quienes actualmente trabajan en la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología, también mostraron cómo las células lugar descubiertas por O’Keefe y las células red se compenetran para determinar la posición y ayudar al individuo a orientarse.

Sin embargo, la investigación de los Moser va mucho más allá de esas intuiciones pioneras: su diseño experimental, usando ratas como un sistema modelo del hipocampo humano, permitió por primera vez registrar la actividad de 250 células lugar simultáneamente y de forma continua con una resolución temporal cercana a los 20 milisegundos, mientras la rata está resolviendo la mejor forma de volver a casa tras haber estado explorando su laberíntico entorno en busca de comida.

Cabe destacar que las ratas y los humanos utilizan el mismo tipo de navegador para esto, pero las técnicas para obtener imágenes del cerebro humano en funcionamiento —como la resonancia magnética— estaban muy lejos de la precisión requerida para un estudio de esta clase. Actualmente estas células se pueden estudiar gracias a los microelectrodos, unas finísimas agujas con circuitos impresos capaces de medir la actividad de cientos de neuronas en el hipocampo y desentrañar ese mapa cognitivo del que hablaba O’Keefe en los setenta.

Con la implantación de paneles de electrodos se puede recabar toda esa información de las neuronas individuales que están haciendo el trabajo en ese momento. Así se logró averiguar que justo cuando la rata está decidiendo qué camino tomar para volver a casa las neuronas de lugar del hipocampo se disparan en una secuencia que representa los puntos sucesivos de la trayectoria que después, en efecto, seguirá. No se trata de una trayectoria recordada, porque el animal nunca ha tomado ese camino: se trata de una verdadera hoja de ruta, análoga a la que el GPS de un auto ofrece a un conductor desorientado.

Beneficio

Según estableció el Comité Nobel la definición del GPS humano integrado por células lugar y células red ayudará a médicos y científicos a entender cómo un grupo de neuronas se encarga de tareas cognitivas complejas, así como a tener mejor comprensión de la memoria, el pensamiento y la capacidad de planeación.

Los hallazgos de los tres científicos se hicieron en animales, pero pruebas recientes demostraron que el cerebro humano cuenta con un sistema similar. Gracias a las nuevas técnicas de imagen cerebral y también al estudio de pacientes que necesitaban cirugía en el encéfalo, se ha demostrado que nuestro cerebro también tiene esas células de lugar y de red que componen el GPS interno.

En enfermos de Alzheimer el estudio de estas redes cerebrales, agregó el comité, puede ayudar ahora a explicar cómo esta enfermedad causa una devastadora pérdida de memoria.

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Año Científico País Aportación

Fuente: RASS