El Nobel premia el hallazgo del GPS cerebral

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Diario de Navarra Martes, 7 de octubre de 2014
El investigador John O’Keefe, posando ayer en Londres.
AFP
El matrimonio formado por May-Britt y Edvard Moser, fotografiados en 2008.
AFP
El Nobel premia el hallazgo del GPS cerebral
El trabajo de los
galardonados explica el
sistema por el cual los
humanos pueden
situarse en el espacio
Dpa. Berlín
Con frecuencia es un indicio temprano de Alzheimer: las personas
afectadas se pierden y no encuentran el camino a su casa. Son las
neuronas del sistema de navegación propio del cerebro las que en
general mueren primero en los
pacientes que sufren esta enfermedad. El sistema brinda mapas
mentales para la orientación en el
espacio físico. La forma en que esto ocurre fue descifrada por John
O’Keefe, junto con el matrimonio
May-Britt y Edvard Moser, quienes fueron galardonados ayer con
el Nobel de Medicina 2014. A partir de estos conocimientos, los
científicos esperan mejorar en el
futuro el sentido de la orientación
de pacientes con Alzheimer.
El pionero en este ámbito fue
John O’Keefe, quien descubrió en
1971 células de orientación en el hipocampo de ratas. Electrodos colocados en el cerebro mostraron
que las neuronas emitían señales
cuando el roedor se acercaba a un
El ‘GPS’ del cerebro
Células de posición. El
cuadro muestra el campo en
el que se mueve la rata. Las
células de lugar, descubiertas
por John O'Keefe, se activan
cuando el animal llega a una
localización concreta. Los
puntos muestran la
localización de la rata cuando
la célula de lugar se activa.
Diferentes células del
hipocampo se activan en
lugares distintos, formando
así un 'mapa' interno del
entorno.
Las células de red, junto a otras células
de la corteza entorrinal que reconocen
la dirección de la cabeza del animal y
los bordes del espacio, forman redes
con las células de posición del
hipocampo. Este circuito constituye el
sistema de posicionamiento, el GPS del
cerebro. Este sistema parece tener
similares componentes tanto en el
cerebro humano como en el de las ratas.
punto . Para el investigador estaba
claro que esto no podía ser el sistema de navegación completo. El diminuto hipocampo de la rata parecía demasiado pequeño.
Los Moser se conocieron a comienzos de la década de 1980 en la
Células de red. Las
células de red están en
la corteza entorrinal del
cerebro. Una célula se
activa cuando el animal
llega a lugares
concretos del area.
Esas localizaciones
'celulares' se organizan
en forma hexagonal y
forman un sistema que
nos permite situar en el
espacio.
Hipocampo
Corteza
entorrinal
Universidad de Oslo y desde entonces realizan investigaciones
juntos. En 1995 los Moser trabajaron durante algunos meses con
O’Keefe en el University College
en Londres y hallaron la prueba de
que el hipocampo no realiza por sí
mismo los cálculos de orientación
necesarios. Más bien es una especie de monitor para la calculadora
de navegación que se encuentra
en el vecino córtex entorrinal.
May-Britt y Edvard Moser colocaron electrodos en los cerebros
tes presentan de forma precoz una
pérdida de memoria.
En animales como las ratas la
memoria espacial es muy importante ya que le es imprescindible
para localizar el alimento, su guarida etc., y son poco importantes
otras formas de memoria declarativa.
John O’Keefe y su alumno Dostrovsky descubrieron en 1971 en el
hipocampo, neuronas piramidales que descargan en relación a
una posición espacial concreta del
animal en un laberinto. Estas células las denominaron “place cells” o
células de posición. El disparo de
las PC está modulado por ritmo
(oscilación) del hipocampo denominado theta (4-8 Hz.), es decir,
van a descargar en un momento
específico de la fase de la oscilación theta. Este momento de la fa-
se se va adelantando en ciclos sucesivos según el animal se acerca a
la posición del laberinto específica
para esa neurona. Este fenómeno
se denomina precesión de fase y
fue descrito también por O’Keefe.
El matrimonio noruego MayBritt y Edvard Moser describieron
que en la corteza entorrinal había
neuronas que codificaban la posición del animal en el espacio, pero
a diferencia de las células de posición descargan en distintas posiciones del espacio pero de forma
ordenada y geométrica. Estas posiciones forman como una malla o
red. Las células descargan en los
vértices o nudos de la red. Estas
neuronas las denominaron “grid
cell” o células de red. Ambas células de red y posición son claves para que el animal memorice un mapa espacial y localice su posición
Cinco matrimonios
con Nobel
Además de May-Britt y Edvard
Moser, cuatro matrimonios han
sido recompensados con una de
estas preciadas distinciones. Pierre y Marie Curie (Francia) ganaron juntos el Nobel de Física en
1903. Marie Curie se convirtió
entonces en la primera mujer
premiada antes de atribuirse, en
solitario, el Nobel de Química en
1911. Irene y Frederic Joliot-Curie lograron el Nobel de Química
en 1935. Carl y Gerty Cori (Estados Unidos) recibieron el de Medicina en 1947. Gunnar Myrdal
(Suecia) se llevó el Premio Nobel
de Economía en 1974, mientras
que su esposa, Alva Myrdal, obtuvo el de la Paz en 1982
de ratones y los dejaron caminar
en una pista. Hicieron un descubrimiento que los asombró: determinadas neuronas se activaban
sólo en puntos nodales virtuales
distribuidos regularmente sobre
la superficie. Estas “células en red”
descubiertas en 2005 cubren el espacio con un patrón de triángulos
virtuales, de manera similar a un
sistema de coordinación.
La memoria espacial
Julio Artieda
E
L Instituto Karolinska
de Estocolmo anunció
ayer la concesión del premio Nobel de Medicina y
Fisiología a tres conocidos neurocientificos. La importancia de sus
estudios se debe a que sientan las
bases de la forma de codificación
de la información para ser almacenada en la memoria y en concreto
en la memoria espacial. Se distin-
guen varios tipos de memoria: memoria de trabajo (corto plazo), memoria procedimental y declarativa (largo plazo). La memoria declarativa es aquella por la que
nosotros aprendemos una asignatura, recordamos la localización
de una determinada calle en nuestra ciudad (memoria espacial) o
los episodios de nuestra vida (memoria autobiográfica). Se conoce
bien que para esta memoria declarativa es fundamental una estructura del cerebro que se llama el hipocampo. En el hipocampo converge la información procedente
de otras áreas del cerebro (visual,
auditiva, motora, lenguaje, etc.) a
través de otra estructura vecina
que es la corteza entorrinal. Ambas estructuras son las que primero degeneran en la enfermedad de
Alzheimer, por ello estos pacien-
dentro de el. Esto mismo se puede
extrapolar a los seres humanos
pero con mapas cognitivos mas
complejos como puede ser nuestro mapa autobiográfico.
En el laboratorio de Neurofisiología de Sistemas del CIMA de la
Universidad de Navarra estamos
investigando como los distintos
ritmos y descargas de las células
de posición en el hipocampo se alteran en la enfermedad de Alzheimer. Para ello registramos ratones transgénicos que padecen enfermedad de Alzheimer y
analizando cómo se alteran la pérdida de la memoria espacial y estas neuronas en esta devastadora
enfermedad.
Julio Artieda es catedrático y director
del Servicio de Neurofisiología de
Clínica y CIMA. Universidad de Navarra.