Francis en ¡Eureka!: Las planarias recuerdan tras regenerar su cabeza

Dibujo20130713 Decapitated worms regenerate head with old memories

El audio de mi sección ¡Eureka! en La Rosa de los Vientos, Onda Cero, lo puedes escuchar siguiente este enlace. Como siempre, una transcripción del audio, enlaces e imágenes relacionadas.

Hay gusanos que son capaces de regenerar partes de su cuerpo que le han sido cortadas, como su cabeza y su cerebro. ¿Qué pasa con sus recuerdos cuando regeneran su cerebro? Por sorprendente que parezca, esta semana se ha publicado que unos gusanos planos llamados planarias (Schmidtea mediterranea) pueden recuperar algunos de sus recuerdos tras ser decapitados y regenerar su cerebro. Las planarias son unos pequeños gusanos de 1 cm de longitud que viven en agua dulce y que tienen la habilidad de regenerar cualquier parte de su cuerpo que le sea cortada, desde la cabeza a la cola, gracias a que el 20% de las células de su cuerpo son células madre o totipotentes. Animales de hábitos nocturnos, las planarias rehuyen de los lugares con mucha luz. Biólogos de la Universidad de Tufts, cerca de Bostón, en EEUU, entrenaron a las planarias para que superaran su miedo a la luz y se acercaran a un trozo de comida que era iluminado por una foco luminoso. Los gusanos entrenados durante 10 días son capaces de recordar la asociación entre comida y luz durante varias semanas. El sistema nervioso central de las planarias, el equivalente a su cerebro, se encuentra en su cabeza; tras cortarle la cabeza en dos semanas les crece una nueva con un nuevo cerebro. Para sorpresa de los biólogos la planaria con su nuevo cerebro recordaba la asociación entre luz y comida (tras un breve entrenamiento de sólo 1 día para “refrescar” estos recuerdos). Parece que las planarias no perdieron todos sus recuerdos cuando les cortaran la cabeza y el cerebro.

El artículo técnico es Tal Shomrat, Michael Levin, “An automated training paradigm reveals long-term memory in planaria and its persistence through head regeneration,” The Journal of Experimental Biology, First posted online July 2, 2013 [DOI]. En español también puedes leer “Un gusano, capaz de regenerar los recuerdos tras ser decapitado,” Europa Press, 11 Jul, 2013. Sobre la regeneración del cuerpo de las planarias recomiendo leer Daniel Lobo, Wendy S. Beane, Michael Levin, “Modeling Planarian Regeneration: A Primer for Reverse-Engineering the Worm,” PLoS Comput. Biol. 8: e1002481, Apr 26, 2012.

Dibujo20130713 planaries - brain - eyes - regeneration by adult stem cells - neoblasts

Esto significa que las planarias almacenan parte de sus recuerdos fuera de su cerebro, ¿se sabe dónde pueden almacenar esta memoria? El autor principal del estudio, Michael Levin, de la Universidad de Tufts (EEUU), dice que el descubrimiento les ha pillado por sorpresa y que nadie había estudiado nunca la posibilidad de que las planarias almacenaran sus recuerdos fuera de su sistema nervioso central, lejos del cerebro, en el sistema nervioso periférico, con lo que al perder la cabeza no pierden todos sus recuerdos. Michael Levin cree que parte del sistema nervioso periférico responde a la decapitación tratando de suplir las funciones del cerebro que se ha perdido, como si se formara un pequeño cerebro alternativo en otra parte del cuerpo que se llevara parte de los recuerdos. Sin embargo, serán necesarios estudios posteriores para aclarar cómo ocurre este proceso si es que de verdad ocurre, porque me gustaría aclarar que hay algunos biólogos que han puesto en duda la metodología científica de este trabajo y habrá que esperar a que sea repetido de forma independiente para confirmar de forma definitiva un resultado tan sorprendente y llamativo. La ciencia básica es así. Muchas veces ocurre un descubrimiento inesperado que abre una nueva vía de investigación que hasta entonces a nadie se le había ocurrido explorar. Y que podría tener importantes aplicaciones en medicina regenerativa y en posibles tratamientos en la enfermedad de Alzheimer.

Dibujo20130713 Planaria restore their AP polarity similarly to bar magnets

Hablando de investigación básica hay que recordar la catastrófica situación del CSIC, la mayor institución científica de España. Está pasando gravísimos problemas de financiación, ¿cómo puede afectar esta situación a las investigaciones de los científicos? El CSIC, el Consejo Superior de Investigaciones Científicas, está compuesto por más de 100 institutos de investigación y tiene más de 13.000 empleados. Los investigadores de cada instituto obtienen financiación para sus proyectos de las comunidades autonómicas, el gobierno central y fondos europeos. La sede central del CSIC actúa como intermediario, como una especie de banco, que gestiona los fondos de todos y los va repartiendo a sus legítimos dueños mediante un sistema concertado de plazos. Pero el CSIC inició el año 2013 con un agujero presupuestario de 100 millones de euros. El Gobierno le concedió un crédito de 25 millones de euros y ahora ha prometido otro crédito de 50 millones. Pero aún faltan 25 millones para cubrir todos los gastos. Por ello, Emilio Lora-Tamayo , el presidente del CSIC, anunció el 2 de julio que todos los remanentes de los proyectos, los ahorros de todos los científicos, serán “socializados” y se repartirán entre todos sin distinción de quién los ha logrado. Su objetivo es garantizar la viabilidad de la institución hasta otoño. Los “remanentes” eran el “colchón” de dinero con el que contaban muchos investigadores para su cronograma en 2013. Por ello este “corralito” puede tener consecuencias muy negativas en muchos proyectos estrella de nuestra ciencia, lo que más fondos reciben y más posibilidades tienen de ahorrar y planificar investigaciones a largo plazo. Se va a castigar a los mejores científicos y sus proyectos estrella tendrán que cambiar sobre la marcha muchas de las cosas que tenían planificadas.

Dibujo20130713 CSIC - difficult funding situation - forges

Lo que quieres decir es que los investigadores recibirán sus nóminas pero no tendrán suficiente dinero para que funcionen sus laboratorios y sus proyectos. Una situación que parece “kafkiana”: los científicos irán al trabajo, pero no podrán trabajar. ¿Qué solución tiene esta grave crisis del CSIC? En países como EEUU este tipo de problemas se solucionan despidiendo a gente o reduciendo sus jornadas. Pero España es un país con menos científicos por cada 100.000 habitantes que otros países europeos. En 2012 el CSIC tuvo que paralizar pagos a proveedores para garantizar las nóminas de sus empleados, cancelar programas de becas para jóvenes, y aún así se perdieron unos 1.000 empleados. Medidas muy duras para evitar el cierre. La situación del CSIC es realmente catastrófica, mucho más de lo que parece.  Según Lora-Tamayo, a corto plazo, el CSIC puede sobrevivir y todos los institutos que dependen del consejo pueden seguir funcionando “hasta septiembre o principios de octubre”. Más allá de esa fecha no se puede garantizar nada. Para muchos científicos trabajar en la antesala de un “cataclismo” es terrible y afectará de forma muy negativa a sus proyectos. Por ello, decenas de investigadores quieren tomar medidas legales contra el CSIC para recuperar sus ahorros. Hace falta un compromiso firme del Gobierno con la investigación científica en España. No se puede cerrar una de las grandes instituciones científicas de Europa por una ridícula cantidad de 25 millones de euros. El Gobierno puede solucionar este problema fácilmente. Lo único importante ahora es que quiera hacerlo.

Más información en Nuño Domínguez, “El CSIC mete la mano en la hucha de los científicos para poder sobrevivir,” Materia, 03 Julio 2013; Nuño Domínguez, “Investigadores del CSIC estudian llevar a los tribunales la cancelación de sus fondos,” Materia, 05 Julio 2013; Nuño Domínguez, “El CSIC asegura que devolverá el dinero a los científicos “de forma controlada”,” Materia, 09 Julio 2013; Nuño Domínguez, ““Vamos a cerrar una de las mejores instituciones científicas de Europa por 25 millones de euros”,” Materia, 12 Julio 2013.

Coda final. Siguiendo este enlace puedes escuchar el audio.

15 pensamientos en “Francis en ¡Eureka!: Las planarias recuerdan tras regenerar su cabeza

  1. Muy interesante este estudio, cada dia la naturaleza sorprende aún más a uno, dándonos cuenta de que tan prodigiosa y misteriosa es.

  2. No se como lo explicarán en el artículo del Journal of Experimental Biology, pero el sistema nervioso central de los platelmintos incluye los cordones longitudinales que salen del cerebro. El sistema nervioso periférico está asociado a la musculatura, epidermis y aparato digestivo. Por tanto, al cortarles la cabeza se extirpa el cerebro pero permanece parte del sistema nervioso central: los cordones nerviosos longitudinales, que en la 2º figura se ven en verde en B y D.
    Por cierto, a modo de metáfora por lo del CISC, aunque no hay por qué tomárselo en serio: la mayoría de especies de planarias, privadas de alimento, consumen sus propios tejidos, en orden inverso de importancia: lo primero que se reabsorbe son los órganos reproductores y lo último las células nerviosas; después mueren.

  3. Tiene que haber una explicación racional. Me rompe los esquemas esta noticia. De ser cierta ya no se si dudar de que el universo sea lógico. De ser cierta y sin otra explicación añadida como una que sugiere Daniel caigo en una conjetura que es un contrasentido de que el pasado y el presente convivan al mismo tiempo en la memoria.
    Que el pasado, el presente y el futuro convivan al mismo tiempo no tiene sentido. Ya no se si biólogos se han vuelto locos por tratar de refutar la teoría de la naturaleza cuántica de la conciencia de Roger Penrose.
    Ya se que no tiene en este caso relación, pero a mi me recuerda o me remite la noticia a las especulaciones de David Bohm o a Penrose, no se a ustedes si les suscita algo así.
    Saludos. Son muy grandes. Felicitaciones por su labor de divulgación de la ciencia.

  4. No me extrañaría si me cortan la cabeza y me nazca una nueva que podría aprender más rápidamente a caminar, manejar o tocar la guitarra nuevamente, si todo mi sistema nervioso periférico, ganglios, médula, etc, lo hizo bien mucho tiempo.
    Buen hallazgo.

  5. Muy graciosos. Gracias por las felicitaciones. Hoy es mi santo.

  6. Es que a día de hoy, todo lo que sabemos de la memoria es una conjetura de una hipótesis de una teoría. No sabemos nada, más allá de cuatro datos. No sabemos cómo se almacena la memoria ni de qué manera. Por tanto, no entiendo por qué tanto asombro. Es cierto que hay zonas del cerebro asociadas con la gestión de la memoria, pero eso no quiere decir que la memoria radique ahí. Y por descontado, no creo que sea muy extrapolable a cordados lo que hace una especie que puede regenerar su propio cerebro.

  7. Hay algo que no me gusta en todo esto. Uno de los autores, Michael Levin, tiene muchas publicaciones sobre regeneración y aprendizaje en planarias:
    http://ase.tufts.edu/biology/labs/levin/publications/planaria.htm
    Uno de sus artículos es éste de 2006:
    Automated Analysis of Behavior: A Computer-Controlled System for Drug Screening and the Investigation of Learning http://www.google.es/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&ved=0CDQQFjAA&url=http%3A%2F%2Fase.tufts.edu%2Fbiology%2Flabs%2Flevin%2Fpublications%2Fdocuments%2F2006hicks.pdf&ei=oMXlUcWSGsS47AbD34HQCw&usg=AFQjCNHVOGqgIvsYMaZ3cewJiHl5dkl9zg&sig2=lse9LQZi7hgtSC06JtfqLQ
    En él se dice: “This article is dedicated to the memory of James V. McConnell, for his pioneering and tireless investigations of memory and learning in planaria.” Y en las referencias citan varias de las publicaciones de McConnell, en concreto ésta de 1959:
    The effects of regeneration upon retention of a conditioned response in the planarian http://psycnet.apa.org/index.cfm?fa=buy.optionToBuy&id=1962-00603-001
    Por tanto ya se sabía que las planarias conservan la memoria tras la regeneración del cerebro, pero Shomrat y Levin han hecho un Abstract en el que dan a entender que lo importante de su experimento es que el método es novedoso por ser automático (aunque el artículo de 2006 ya presenta un mecanismo de aprendizaje automatizado) y que la memoria de las planarias dura al menos 14 días, pero no mencionan que lo más espectacular del experimento es de sobra conocido, esto es: que las planarias que regeneran el cerebro conservan la memoria adquirida antes de la decapitación. Me imagino que en el artículo pondrán la referencia al de 1959 de McConnell, Jacobson y Kimble, en el que se demostraba la conservación de la memoria, o más exactamente, de la respuesta condicionada.

  8. Me parece un comienzo pero dista mucho un el aprendizaje de comportamiento instintivo de un aprendizaje de un comportamiento complejo que implica un enjuiciamiento y toma de decisiones. Es esperable, por otro lado, que si estos gusanos regeneran su cerebro se comporten con la información correspondiente a su código genético de planaria y no de una tortuga por poner un ejemplo.

    • El aprendizaje a que se someten las planarias en el experimento que comenta Francis consiste en asociar luz con alimento. Es un ejemplo de condicionamiento clásico, como el de los perros de Paulov. En los experimentos de McConnell el condicionamiento consistía en aplicar descargas eléctricas asociadas a la luz (los científicos “son asín”). Las planarias contraían el cuerpo al recibir la descarga, y tras el condicionamiento, se contraían solo con ver la luz. ¿Cómo se almacena la información correspondiente a luz=descarga o, en el otro caso, luz=comida? Eso es lo que no se sabe. Si se almacena en forma de conexiones neuronales en el cerebro o, como parece, se almacena también como conexiones en los cordones nerviosos. Una cosa tan simple como crear esas memoria asociada a la luz supone una asombrosa complejidad y al mismo tiempo, cuando se descubra el mecanismo, estoy seguro que se verá que es de una gran simplicidad.
      Hay que tener en cuenta que las planarias se reproducen asexualmente de forma natural dividiéndose transversalemente en dos partes, y como vemos la parte que no se lleva el cerebro regenera uno nuevo. Si la planaria en la naturaleza hubiera aprendido algo antes de dividirse, por simple que sea, por ejemplo asociar un olor en el agua con alimento, convendría que el nuevo cerebro lo recordase; por tanto la evolución ha seleccionado en las planarias la capacidad de retención de memoria fuera del cerebro.

  9. Dicho esto y como lo que me gusta es la física me gustaría conocer más acerca de si la información se destruye o se conserva, con o sin soporte y hasta qué grado, pero esto sería información cuántica relativista. De todos modos, si alguien me puede facilitar más información o dirigirme a algún artículo sobre la información cuántica, se lo agradeceria.

    P.d.Señora Carmen, no le de vueltas a estos temas porque su cerebro tiene una explicación y predicción muy simple de hacer tejido de relleno dentro de su cráneo. Es tan simple que no es de interés científico alguno.

  10. “Que el pasado, el presente y el futuro convivan al mismo tiempo no tiene sentido”.

    Bueno, en el fibrado de Einstein-Minkowski, que es un universo matemático (no es físico porque carece de objetos físicos) hay ciertas soluciones que admiten líneas cerradas de tiempo. Dado que el universo físico 4D habitual no admite líneas cerradas de tiempo porque infringen el principio de causalidad, la convivencia que mencionas sólo tiene sentido en un universo virtual vacío de átomos, árboles, perritos y humanos. En el universo físico donde habita el observador humano biológico, la flecha de tiempo es entrópica y culmina en la muerte del observador, es decir, la flecha de tiempo corre del pasado al futuro.

  11. Queridisimo Francis, con respecto a la situación Kafquiana que cuentas creo que no has caído en un simple punto: Quien, de la forma que sea y lo merezca o no, consiga investigar va a mejorar su curriculum e incrementar exponencialmente sus méritos a efectos de cuando se restablezcan las subvenciones seguir investigando. Es una discriminación positiva bastante encubierta pero evidente, es más yo mismo conozco a investigadores que actualmente siguen manteniendo la subvención por el mero hecho de haber sido discreccionalmente subvencionado por una entidad privada gracias al “apadrinamiento” de un Jefe de Departamento o Investigador prestigioso y luego con los méritos irregulares han sido subvencionados. Como ya legalmente las subvenciones están legalmente regladas y ya no se pueden dar fácilmente al “de los míos”, ahora se practica la discrecionalidad al nivel que describo.
    Esta crisis les viene como agua de mayo para justificarse, en unos años solo investigaran con dinero público unos pocos y todos alineados con “los de siempre”.

  12. Me parece curiosísimo que haya gusanos que puedan regenerar su cerebro, pero que recuperen recuerdos ya no resulta novedoso si de verdad está confirmado el experimento con ratas de Karl Lashey, el que hizo pensar al neurofisiólogo Karl Pribram que el cerebro funciona como un holograma. Se puede recordar igualmente al biólogo Paul Pietsch, intentando desacreditar a Pribram, cuando quiso demostrar que los recuerdos están localizados en alguna parte del cerebro. Se dice que Paul Pietsch llegó a extirpar el cerebro de una salamandra, lo fragmentó y llegó a picarlo en pequeños trocitos, y cuando insertó los restos en la cavidad cerebral de la salamandra, el bicho recuperó la capacidad para alimentarse de nuevo.

    En cuanto a las ratas mencionadas, el experimento consistió en un adiestramiento para llegar a la comida siguiendo un recorrido laberíntico. Lashey las extirpaba fragmentos de su cerebro (a cada rata uno distinto) para descubrir en qué parte se almacenaba el recuerdo, y comprobó que a pesar de severas deficiencias en la capacidad motora, todas las ratas recordaban el recorrido.

    A la vez que Pribram atribuía propiedades holográficas al cerebro, el físico teórico David Bhom llegaba a las mismas conclusiones acerca del Universo y la realidad física. Me encantan las ideas de Pribram y Bhom, así que nada me sorprende que los recuerdos de un humilde gusanillo tampoco estén localizados en su minúsculo cerebro. No podían estar en su viejo cerebro como tampoco lo estaban en las ratas de laboratorio, de modo que tampoco estarán en el nuevo cerebro del gusanillo. Ahí está una pregunta que nada tiene de novedoso: ¿Dónde y cómo se almacenan los recuerdos?

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