Las neuronas se activan en función de la posición en el espacio
Actualización : Marzo 3, 2018
Saber
dónde encontrarse es una conducta fundamental. Tanto la ardilla que se aventura
a explorar más allá de la madriguera para encontrar comida, como el agente
comercial que tiene que visitar distintas compañías en una misma mañana, todos
necesitan aprender, retener y recuperar información espacial. Puede que el
desarrollo tecnológico haya permitido restar importancia al hecho de saber
orientarse o a la facilidad de poder llegar desde un sitio a otro. Lógicamente,
es más cómodo teclear una dirección en el smartphone y dejarse conducir al
destino por el camino más rápido. Pero es importante plantearse cómo ser
capaces de saber cuál es la posición en el espacio.
Mapa cognitivo
A
mediados del siglo pasado el psicólogo estadounidense Edward Tolman predijo que
en algún lugar de nuestro cerebro tenía que existir una representación del
mundo exterior, a la que llamó mapa cognitivo. Este investigador había
estudiado el comportamiento espacial de las ratas en laberintos, tratando de
demostrar que estos animales eran capaces de aprender hechos acerca de su
entorno, y usarlos de forma flexible en su beneficio.
Durante
30 años, este concepto de mapa cognitivo alimentó un intenso debate. En aquella
época, muchos investigadores pensaban que el aprendizaje espacial se producía
única y exclusivamente encadenando estímulos y respuestas. Un ejemplo de ello
es cuando queremos llegar a un sitio determinado y sabemos que, para llegar allí,
tenemos que pasar primero por esa cafetería con un gran cartel de color verde
(estímulo) y entonces girar a la derecha (respuesta). El planteamiento de
Tolman rompía con esta concepción, y contemplaba la posibilidad de otras formas
de aprender información espacial. Sin embargo, fue criticado por no desarrollar
más la idea. ¿Cuáles eran las propiedades de estos mapas cognitivos? ¿Cómo se
construyen?
Células
de lugar
En el cerebro existen muchos tipos de
neuronas, que se activan de forma diferente en cada una de las diferentes
tareas que realizamos a lo largo del día; por ejemplo, algunas se activan sólo
cuando estamos mirando algo, como las de la parte posterior, en la corteza
occipital; otras, como las neuronas de la corteza somato-sensorial, se activan
cuando vamos a realizar algún movimiento.
Las células de lugar (“place cells”) son neuronas que están
en el hipocampo, una parte del cerebro relacionada principalmente con tareas de
memoria y orientación.
En
1971 el investigador John O’Keefe demostró
su existencia en el hipocampo de los roedores, que es el modelo animal donde
han sido mejor estudiadas, pero es muy probable que estén en todos los animales
con hipocampo, incluido el hombre. Llevó a cabo una serie de sencillos
experimentos en los que registró la actividad de las células del hipocampo en ratas mientras éstas se
movían libremente.
La peculiaridad de las células de lugar, lo
que las hace interesantes, es que sólo se activan cuando el animal está en un
lugar concreto: es decir, una célula de lugar dispara rápidamente, por ejemplo,
solamente cuando el roedor se acerca al comedero de la jaula, o a la zona donde
duerme habitualmente.
O'Keefe
concluyó que el hipocampo genera
numerosos mapas, a partir de la actividad colectiva de las células de
lugar que se activan en diferentes ambientes.
Lo
que el neurocientífico descubrió es que existen células con la capacidad de
activarse solamente cuando nos encontramos en un lugar determinado. De una
forma muy resumida se puede decir que, cuando estamos en el salón de casa, hay
neuronas que se activan exclusivamente cuando estamos en la puerta, mientras
que otras lo hacen cuando estamos en el sofá.
Además,
si se cambia de contexto, en cuestión de minutos se forma un nuevo mapa con la
representación del nuevo entorno. Es así como nuestro cerebro consigue
almacenar en la memoria un entorno determinado: una combinación específica
de células de lugar en el hipocampo.
Estos
experimentos abrieron todo un campo de investigación que ha supuesto un gran
avance en la comprensión de cómo el cerebro es capaz de procesar la información
espacial, y de cómo eso se traduce en nuestro comportamiento.
GPS cerebral
Los
investigadores noruegos, May-Britt y Edvard Moser de l'université de Trondheim, publicaron un artículo en la
revista Science en 2005, en el que presentaron algunos resultados para
ayudar a entender un poco mejor este sistema que muchos han denominado el “GPS
del cerebro”.
En
estos experimentos los Moser registraron la actividad de una zona próxima al
hipocampo, la corteza entorrinal.
La
información sobre la ubicación del cuerpo y el espacio se integra a nivel del
hipocampo y la corteza entorrinal, dos estructuras ubicadas en los lóbulos
temporales y donde se encuentran estas neuronas. El hipocampo es una zona
funcionalmente asociada con la generación de la memoria y los recuerdos,
mientras que la corteza entorrinal funciona como puente de información entre el
hipocampo y la corteza cerebral.
Al
hipocampo llega información de todas las áreas de procesamiento y de los
sentidos, y sale información ya procesada hacia otras partes del cerebro, pero
la puerta de entrada y salida de datos de este complejo es la corteza
entorrinal.
Células
de rejilla
Los
investigadores constataron que en la corteza entorrinal también hay células que
se activan en función de la posición en el espacio. Sin embargo, estas células se
comportan de una forma un poco distinta. Al contrario de las células de lugar,
que se activan única y exclusivamente ante una posición, las células de la
corteza entorrinal se activan en distintos lugares, formando un curioso patrón.
Si se dibujara un punto cada vez que una de estas células se activa, se podría
ver cómo los puntos forman una rejilla. Es en alusión a este fenómeno que se
las llamó células de rejilla (“grid cells”).
Demostraron la existencia en la corteza
entorrinal de un nuevo tipo de neuronas, las neuronas de red, también
relacionadas con la orientación espacial, y que realizan una función
complementaria a las anteriores: disparan en puntos equidistantes del espacio,
formando algo parecido a un sistema de balizas que sirve de soporte al mapa del
espacio que rodea al animal.
Se
podría pensar que el sistema de las células de lugar del hipocampo es más
preciso, porque cada célula se activa únicamente en un punto determinado del
espacio. Pero para entender cómo funciona el sistema de células de rejilla sólo
hay que imaginar que cada punto es una antena de telefonía. De la misma forma
en la que se triangula la posición del smartphone gracias a la información que
reciben las tres antenas más cercanas, las células de rejilla son capaces de
establecer un mapa de coordenadas muy preciso que, además, es independiente del
contexto.
Se podría decir que la combinación de las
neuronas de lugar (mapa cognitivo) y de red (sistema de coordenadas) permiten
al animal formar un mapa espacial del entorno: son como el GPS cerebral.
Durante muchos años, la existencia misma de
las células de lugar ha estado cuestionada, así como su papel en el
funcionamiento del hipocampo. En los últimos años las investigaciones han ido
aclarando definitivamente su papel, y ya nadie pone en duda que son un elemento
básico en la fisiología del hipocampo, tanto de roedores como de animales
superiores y del hombre.
Gracias
a las nuevas técnicas de imagen cerebral y también al estudiar pacientes que
necesitaban cirugía en el encéfalo se ha demostrado que nuestro cerebro también
tiene esas células de lugar y de red que le permite relacionarse y moverse a
través de un espacio físico y que componen el GPS interno.
Se sabe que la corteza entorrinal y el
hipocampo son las estructuras del cerebro que más precozmente se afectan en la
enfermedad de Alzheimer. Algunos de los primeros síntomas de esta enfermedad
son los trastornos de orientación: los pacientes se pierden con frecuencia en
espacios complejos, y a medida que progresa la enfermedad incluso en lugares
muy conocidos.
El
estudio de estas redes cerebrales puede ayudar ahora a explicar cómo esta
enfermedad causa una devastadora pérdida de memoria. Sin duda los avances en la comprensión de los mecanismos básicos del
hipocampo y sus células de lugar, junto con las progresivas mejoras en el
tratamiento de la enfermedad de Alzheimer, llevarán algún día a poder ampliar
el abanico de posibilidades terapéuticas que ofrecer a estos pacientes.
 |
| May-Britt y Edvard Moser – John O'Keefe |
Premio Nobel. El hallazgo de cómo funciona el GPS interno del
cerebro, ha recibido el mayor reconocimiento del Instituto Karolinska
noruego, el Premio Nobel de medicina en
2014, repartido entre el neurocientífico
angloamericano John O'Keefe – director
del Centro Sainsbury de Circuitos Neuronales del University College de Londres – y los psicólogos y neurocientíficos noruegos, May-Britt Moser y Edvard
Moser – directores del Instituto de Neurociencias Kavli, en Noruega.
Transhumanismo al volante
El sistema de navegación GPS ha revolucionado la conducción cómo la conocíamos. Y es que, gracias a él, podemos desplazarnos a lugares para los que necesitaríamos leer minuciosamente una guía de carreteras y mantenernos atentos a las indicaciones de carretera con tan sólo seguir las indicaciones de un sofisticado dispositivo, que incluso por voz nos ofrece orientación que nos permitirá llegar a nuestro destino.
El impulso por facilitarnos las tareas cotidianas (y no tan cotidianas) ha permitido a la ciencia desarrollar innovadores productos generosamente recibidos por toda la población. Así, tenemos un aparato que prácticamente nos hace la comida (thermomix), un móvil que además de llamadas y mensajería nos mantiene entretenidos en el autobús y, por supuesto, dispositivos de navegación que nos facilitarán acceder a casi cualquier lugar.
Toda esta transhumanización está disminuyendo áreas del cerebro que se mantenían activas para ejecutar tareas, que poco a poco están perdiendo su utilidad en el conjunto práctico del organismo.
El transhumanismo es un movimiento cultural e intelectual internacional que tiene como objetivo final transformar la condición humana mediante el desarrollo y fabricación de tecnología ampliamente disponibles, que mejoren las capacidades humanas, tanto a nivel físico como psicológico o intelectual.
Usar GPS desactiva la orientación espacial del cerebro
Un estudio realizado por científicos del University College de Londres (UCL), publicado en Nature Communications en marzo 2017, establece que utilizar un GPS para guiarse por las laberínticas calles de Londres “apaga” partes del cerebro.
Buscando identificar cómo el hipocampo se las arregla para navegar, el grupo de investigadores se dedicó a escanear el cerebro de 24 voluntarios mientras se movían por un mapa virtual.
De las 10 rutas que tuvieron que hacer, en cinco estaban asistidos por un navegador, mientras que en las restantes eran ellos los que tenían que decidir dónde girar a la izquierda, a la derecha o seguir recto.
El experimento también buscó investigar cómo intervienen otras áreas cerebrales, en particular el córtex prefrontal, a la hora de planificar nuevas rutas y resolver problemas y también qué hacer si hemos tomado el camino equivocado y hay que buscar una nueva ruta.
El estudio muestra que, cuando los voluntarios navegaban en modo manual, tanto su hipocampo, ubicado en la parte más interior e inferior del cerebro, como el córtex prefrontal, mostraban mayor actividad cuando llegaban a una nueva calle. De hecho, el registro del escáner era mayor cuántas más opciones tenían ante sí. Sin embargo, este extra de actividad no se producía cuando se dejaban guiar por el navegador.
Los resultados de la investigación muestran como el hipocampo ayuda ante nuevas situaciones, algo que se va limitando con el uso continuo de ayuda de los GPS. Al llegar a una nueva calle camino de un objetivo, una parte del hipocampo indexa las conexiones existentes mientras que otra área identifica las características de la calle. Con los dos elementos, el cerebro puede simular las distintas rutas mientras el córtex prefrontal ayuda a decidir cuál escoger para llegar al destino.
Sin embargo, si tenemos tecnología que nos dice qué camino escoger, estas zonas del cerebro no responden a la red de calles. En este sentido, nuestro cerebro se desentiende de las calles que nos rodean.
Los Sistemas de Posicionamiento Global (GPS), están debilitando la capacidad del cerebro para orientarse, esto de la misma manera que las calculadoras o la agenda del teléfono han interferido en las habilidades matemáticas o en la capacidad de recordar un número.
Áreas del cerebro involucradas en la orientación
La corteza prefrontal. Esta área se encarga de controlar nuestros impulsos, y parece que no se desarrolla completamente hasta el final de la adolescencia y participa en la orientación porque es responsable de tomar decisiones. La corteza prefrontal es la parte del cerebro que tiene la última palabra en la calle que vamos a tomar. Cuando mezclamos varias rutas diferentes, también es él quien decidirá la cual gana.
El núcleo estriado. Escucha la corteza prefrontal cuando caminamos en lugares que no conocemos. Además, almacena información de tiempo y distancia en el hipocampo, donde están ubicadas las famosas neuronas de localización, lo que nos permite descargar nuevos mapas en el núcleo estriado.
La corteza parietal. Es responsable de la dirección y del sentido de orientación.
La corteza entorrinal. Nos ubica en relación con un punto de referencia, como puede ser el lugar donde estacionamos el automóvil.
El cerebelo. Es responsable de coordinar la parte motora con lo que decidió la corteza prefrontal.
En la orientación, también participan otras estructuras, como el sistema límbico que desencadena la ira o la molestia cuando nuestro cónyuge no confía en nuestro GPS cerebral.
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Toda esta transhumanización está disminuyendo áreas del cerebro que se mantenían activas para ejecutar tareas, que poco a poco están perdiendo su utilidad en el conjunto práctico del organismo.
El transhumanismo es un movimiento cultural e intelectual internacional que tiene como objetivo final transformar la condición humana mediante el desarrollo y fabricación de tecnología ampliamente disponibles, que mejoren las capacidades humanas, tanto a nivel físico como psicológico o intelectual.
Usar GPS desactiva la orientación espacial del cerebro
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El experimento también buscó investigar cómo intervienen otras áreas cerebrales, en particular el córtex prefrontal, a la hora de planificar nuevas rutas y resolver problemas y también qué hacer si hemos tomado el camino equivocado y hay que buscar una nueva ruta.
Los resultados de la investigación muestran como el hipocampo ayuda ante nuevas situaciones, algo que se va limitando con el uso continuo de ayuda de los GPS. Al llegar a una nueva calle camino de un objetivo, una parte del hipocampo indexa las conexiones existentes mientras que otra área identifica las características de la calle. Con los dos elementos, el cerebro puede simular las distintas rutas mientras el córtex prefrontal ayuda a decidir cuál escoger para llegar al destino.
Sin embargo, si tenemos tecnología que nos dice qué camino escoger, estas zonas del cerebro no responden a la red de calles. En este sentido, nuestro cerebro se desentiende de las calles que nos rodean.
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Áreas del cerebro involucradas en la orientación
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