Navegando en un bosque de neuronas - Psicomemorias
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Navegando en un bosque de neuronas

Saber dónde nos encontramos es una conducta fundamental para los animales. 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 necesitamos aprender, retener y recuperar información espacial. Puede que el desarrollo tecnológico nos haya permitido restar importancia al hecho de saber orientarnos o a la facilidad de poder llegar desde un sitio a otro. Al fin y al cabo, es más cómodo teclear una dirección en nuestro smartphone y dejar que nos conduzca a nuestro destino por el camino más rápido. Pero no por ello resulta menos interesante plantearse cómo somos capaces de saber cuál es nuestra posición en el espacio.

Una de las primeras funciones que se ven alteradas por las demencias es la navegación espacial. ¿Pueden acaso la memoria y nuestra percepción del espacio estar relacionadas?

Una de las primeras funciones que se ven alteradas por las demencias es la navegación espacial. ¿Pueden acaso la memoria y nuestra percepción del espacio estar relacionadas?

Mapas físicos, políticos y… ¿cognitivos?

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. Hoy en día, el concepto de mapa cognitivo es ampliamente usado en el ámbito de la Psicología y la Neurociencia.

Durante 30 años, este concepto 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?

El camino hacia el Nobel

A finales de los años 60 el investigador John O’Keefe 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. Esta estructura del cerebro tiene un papel fundamental en la memoria (es la región que extirparon al paciente H. M.). Lo que este neurocientífico descubrió es que existen células con la capacidad de activarse solamente cuando nos encontramos en un lugar determinado. De una forma muy resumida podemos 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. Debido a esta característica, se ha denominado a estas células tan especiales células de lugar.

La electrofisiología nos permite escuchar la actividad eléctrica de las neuronas. Como si de un murmullo se tratase, podemos oír un continuo chisporroteo como el de las palomitas de maíz.

La electrofisiología nos permite escuchar la actividad eléctrica de las neuronas. Como si de un murmullo se tratase, podemos oír un continuo chisporroteo como el de las palomitas de maíz.

Además, si cambiamos 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: como 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 nuestra comprensión de cómo el cerebro es capaz de procesar la información espacial, y de cómo eso se traduce en nuestro comportamiento. Tanto es así, que John O’Keefe ha sido uno de los galardonado con el premio Nobel de Medicina y Fisiología este año 2014 por sus descubrimientos.<

De esta forma, el hipocampo quedó señalado como una estructura clave en la capacidad de localizarnos en el espacio. No obstante, algunos estudios en los que se lesionó esta zona del cerebro habían mostrado resultados contradictorios. ¿Cómo podía ser que dañando el hipocampo apenas se viera afectada la función espacial? Si esta estructura resulta tan importante para tareas de tipo espacial, su lesión debería generar grandes problemas.

Neuronas que funcionan como antenas

No fue hasta el año 2005 que un matrimonio de investigadores noruegos, May-Britt y Edvard Moser, publicaron un artículo en la famosa revista Science en el que arrojaban algunos resultados que nos ayudarán 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 llamada corteza entorrinal. ¿Por qué esta zona? Como hemos comentado, en experimentos anteriores se vio que la lesión del hipocampo no generaba grandes dificultades en la conducta espacial. Este matrimonio de investigadores decidió retroceder un paso antes del hipocampo. La corteza entorrinal es la estructura que conecta al hipocampo con el resto del cerebro, por lo que resultaba un buen candidato a tener en cuenta.

Gracias al patrón en forma de panal que muestran las células de rejilla, nuestro cerebro consigue un mapa de máxima resolución| © Nature

Lo que vieron estos investigadores fue que en la corteza entorrinal también había células que se activaban en función de la posición del espacio en la que te encuentres. Sin embargo, estas células se comportan de una forma un poco distinta. Al contrario que 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 dibujáramos 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 bautizó como células de rejilla.

Podríamos 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 tenemos que imaginar que cada punto es una antena de telefonía. De la misma forma en la que se triangula la posición de nuestro smartphone gracias a la información que reciben las tres antenas más cercanas, nuestras células de rejilla son capaces de establecer un mapa de coordenadas muy preciso que, además, es independiente del contexto.

Integrando la información de las células de lugar del hipocampo (naranja) y las células de rejilla de la corteza entorrinal (azul) nuestro cerebro genera mapas complejos | © 2014 The Nobel Committee for Physiology or Medicine

Integrando la información de las células de lugar del hipocampo (naranja) y las células de rejilla de la corteza entorrinal (azul) nuestro cerebro genera mapas complejos | © 2014 The Nobel Committee for Physiology or Medicine

Es importante valorar cómo la Psicología ha sido capaz, desde hace dos siglos, de mostrar el camino a las investigaciones más punteras en la actualidad. Sin duda, experimentos pioneros como los de Tolman son los primeros pasos que han guiado a investigadores como John O’Keefe, Edvard Moser y May-Britt Moser hasta recibir el Premio Nobel.

Sobre Daniel Alcalá López

Psicólogo, Máster Oficial en Fisiología y Neurociencia y estudiante de doctorado por la Universidad Técnica de Aquisgrán (RWTH Aachen, Alemania). Anteriormente en París (Francia), colaborando con el grupo PARIETAL en el NeuroSpin, un centro de investigación en neuroimagen centrado en el modelado de la estructura, función y conectividad cerebral. Su investigación se centra en el uso de herramientas de aprendizaje automático (machine learning) para explorar la conectividad cerebral asociada al procesamiento de la información social y afectiva.

2 Interacciones

  1. 18/12/2014

    […] comentamos en el artículo “Navegando en un bosque de neuronas“, May-Britt y Edvard Moser han ganado este año el premio Nobel de Fisiología y Medicina. Su […]

  2. 25/05/2015

    […] un hipocampo de mayor tamaño en su parte posterior. Esta estructura, recordemos, nos ayuda a generar un mapa mental gracias al cual podemos orientarnos y ser capaces de llegar del punto A al punto B de la forma más […]

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