Supongo que todos los fans de Natalie Portman saben que firmó dos artículos científicos como Natalie Hershlag en 1998 y en 2002, pero yo me acabo de enterar gracias a un tuit de Alejandro Rivero (@arivero). En secundaria fue primera autora de un artículo publicado en la revista Journal of Chemical Education (enviado al Intel Science Talent Search). En 1999 se matriculó en Psicología en la Universidad de Harvard, publicando un segundo artículo con cinco coautores en la revista NeuroImage; acabó la carrera (bachelor) en 2003. Todo ello entre el rodaje de los episodios II y III de Star Wars y otras películas. Muchos de sus fans pueden utilizarla como ejemplo a imitar, una buena estudiante que invierte parte de su tiempo en aprender a investigar. No sé, ahora veo con otros ojos a Portman. Los artículos son Natalie Hershlag, Ian Hurley, Jonathan Woodward, «A Simple Method To Demonstrate the Enzymatic Production of Hydrogen from Sugar,» J. Chem. Educ. 75: 1270–1274, 1998 [pdf gratis], y Abigail A. Baird, Jerome Kagan, Thomas Gaudette, Kathryn A. Walz, Natalie Hershlag, David A. Boas, «Frontal Lobe Activation during Object Permanence: Data from Near-Infrared Spectroscopy,» NeuroImage 16: 1120–1126, 2002 [pdf gratis]. Sigue leyendo
Archivo de la categoría: Cerebro
Reseña sabatina: «S=ex². La ciencia del sexo» de Pere Estupinyà
«En ciencia, cada investigador sabe que lleva una tenue linterna que le permite iluminar sólo una parte de una enorme habitación oscura. Uno enfoca hacia una dirección y otro en otra. Por separado pueden iluminar diferentes rincones y llegar a conclusiones totalmente dispares. Pero poco a poco, cuando las luces científicas van aumentando y juntándose unas con otras, la habitación empieza a revelar su contenido. Y sólo el que no quiere ver se resiste a modificar sus ideas preconcebidas.» Extracto de la página 78 del nuevo y muy recomendable libro de Pere Estupinyà, «S=ex². La ciencia del sexo,» Debate, abril 2013. El texto sigue más o menos así: «Muchas veces se descubre una ventana a otra sala oscura todavía más grande, que, vaya paradoja, aumenta nuestro desconocimiento sobre la realidad. Éste es el lento proceso que estamos siguiendo con la naturaleza, el universo y el cerebro humano, esperando que algún día la luz científica sustituya a la oscuridad y la elucubración.»
Un videojuego que podría mejorar la función cognitiva en ancianos
En 2010 un artículo en Nature afirmó que el videojuego Brain Training no mejora las habilidades cognitivas de los ancianos, sólo su habilidad de jugar al propio juego, como cualquier otro videojuego (incluso los violentos). Un nuevo artículo en Nature concluye que el videojuego NeuroRacer permite evaluar la capacidad cognitiva multitarea, a cualquier edad, e incluso mejorar dicha capacidad. Este resultado indica una posible utilidad terapéutica en ancianos. Como es obvio habrá que esperar a futuros estudios, no sólo con este juego (similar a los que usan en los autoescuelas para aprender a conducir automóviles), sino con otros juegos similares. El artículo técnico es J. A. Anguera et al., «Video game training enhances cognitive control in older adults,» Nature 501: 97–101, 05 Sep 2013. Recomiendo ver el vídeo «Revving up brain skills,» Nature, 05 Sep 2013. Más información en español en Javier Sampedro, «Un videojuego contra el deterioro cognitivo de la edad,» El País, 4 Sep 2013, y en Laura Tardón, «Un videojuego que retrasa la demencia, científicamente demostrado,» El Mundo, 4 Sep 2013.
Francis en ¡Eureka!: Las planarias recuerdan tras regenerar su cabeza
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.
La neurogénesis en adultos moldea la personalidad
La neurogénesis es la aparición de nuevas neuronas y células gliales en el encéfalo. Durante mucho tiempo se pensó que la plasticidad del sistema nervioso central se limitaba a la modulación de las sinapsis entre neuronas. Se publica en Science un artículo que afirma que la neurogénesis en los adultos ayuda a la plasticidad y moldea la conectividad neuronal de acuerdo a las necesidades del individuo durante su vida, es decir, moldea la personalidad (al menos en ratones). Igual que dos gemelos se diferencian conforme crecen, adquiriendo rasgos individuales, un estudio en ratones modificados genéticamente para ser idénticos ha mostrado que se comportan de forma diferente gracias a la neurogénesis. La vida que vivimos nos hace ser quienes somos y la neurogénesis podría jugar un papel importante (al menos en el hipocampo de ratones). Como nos cuentan, no sin cierta poesía, Olaf Bergmann, Jonas Frisén, «Why Adults Need New Brain Cells,» Science 340: 695-696, 10 May 2013, que se hacen eco del artículo técnico de Julia Freund et al., «Emergence of Individuality in Genetically Identical Mice,» Science 340: 756-759, 10 May 2013.
Por cierto, en el encéfalo adulto de los mamíferos sólo se generan nuevas neuronas en el bulbo olfativo y en el hipocampo; en los humanos, la excepción, sólo se producen en el hipocampo. Entender la neurogénesis permitirá el desarrollo de fármacos que activen la producción de nuevas células nerviosas en el hipocampo como vía terapéutica para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer.
Francis en ¡Eureka!: El hipocampo de humanos, ratas y murciélagos
El audio de mi sección ¡Eureka! en La Rosa de los Vientos, Onda Cero, ya está disponible. Si te apetece escucharlo, sigue este enlace (se corta en el minuto 7:31, puedes escucharlo completo a partir del minuto 02:08:00 en el programa completo). Como siempre una transcripción libre del audio.
El cerebro es fascinante y fuente de múltiples noticias científicas. Esta semana ha sido noticia una parte del cerebro llamada hipocampo que actúa como un sistema GPS que nos permite movernos por nuestro entorno. ¿Qué es esta parte del cerebro llamada hipocampo? El hipocampo es una parte del cerebro con forma de letra «S» que recuerda a un caballito de mar, de ahí su nombre. En el cerebro humano hay dos hipocampos, uno en el hemisferio izquierdo y otro en el derecho. Cada uno está formada por unos 20 millones de neuronas, aunque el número depende de la edad y de otros factores, como la profesión. Los oyentes recordarán el caso de los taxistas de Londres, que tienen que aprenderse un gran número de lugares y las rutas más rápidas entre estos lugares; en el año 2000 se publicó un estudio que demostraba que el hipocampo de los taxistas de Londres está más desarrollado y tiene mayor volumen que el de una persona normal. En los años 1970, se lanzó la hipótesis de que hipocampo almacena un «mapa cognitivo,» es decir, una representación neuronal de nuestra posición y orientación en el espacio (por ejemplo, del salón de nuestra casa o del camino hasta nuestro lugar de trabajo). Múltiples estudian han demostrado que hay neuronas en el hipocampo que actúan como «células de posición» que disparan potenciales de acción cuando nos encontramos en cierto lugar; diferentes neuronas representan diferentes lugares y las neuronas próximas entre sí representan lugares próximos entre sí. Según la hipótesis del «mapa cognitivo,» el hipocampo actúa como el sistema GPS que guía nuestro coche.
Cómo funciona CLARITY, la técnica que vuelve transparente un encéfalo
CLARITY es el nombre de una técnica que permite que órganos de seres vivos (extraídos del cuerpo) se vuelvan ópticamente transparentes y permeables a macromoléculas. Mediante una tinción adecuada se pueden ver las células individuales, así como estructuras intracelulares e incluso complejos protéicos (en el encéfalo de un ratón se pueden ver todas las neuronas, sus conexiones (conectoma), e incluso los neurotransmisores). Los órganos donados para investigación «renacen» gracias a esta nueva técnica, que sustituye al uso de cortes y a las técnicas de reconstrucción 3D basadas en tomografía. El vídeo de youtube que abre esta entrada no deja lugar a dudas, esta técnica será de uso común en los próximos años y nos permitirá disfrutar de cosas que hasta hoy sólo podíamos imaginar. El artículo técnico es Kwanghun Chung et al., «Structural and molecular interrogation of intact biological systems,» Nature, AOP 10 April 2013; recomiendo ver los 17 vídeos de la información suplementaria (a partir de los cuales se ha editado el vídeo youtube), merecen la pena. También recomiendo leer a Helen Shen, «See-through brains clarify connections. Technique to make tissue transparent offers three-dimensional view of neural networks,» Nature 496: 151, 11 Apr 2013.
La estructura del canto de los pájaros
¿Cuál es la unidad básica del habla? ¿La palabra, la sílaba o el fonema? Para responder a esta cuestión los lingüistas llevan décadas estudiando el canto de los pájaros. Hay estudios que afirman que se trata de la sílaba (unidad con una duración entre 0,1 y 0,25 segundos), mientras que otros apuntan a unidades menores de 0,1 segundos, llamadas «detalles» (gestures en inglés). Nature ha publicado un estudio neurológico en el pinzón cebra (Taeniopygia guttata) que apoya la teoría de los «detalles» (como unidades que conforman las sílabas). Ana Amador (Univ. Chicago) y sus colegas han estudiado las neuronas de una zona del encéfalo llamada HVC (High Vocal Center), esencial para el canto de las aves. La actividad de estas neuronas ha sido registrada mientras los pájaros cantan y cuando se reproduce una grabación de sus cantos mientras están dormidos. Al comparar estas señales se ha descubierto que la actividad de estas neuronas ocurre en las transiciones entre «detalles,» lo que sugiere que estos son las unidades básicas del canto. Obviamente, no se trata de la respuesta definitiva a la cuestión sobre la unidad básica del habla, pero apunta a que la respuesta está en los fonemas. Nos lo cuenta Todd W. Troyer, «Neuroscience: The units of a song,» Nature AOP 27 Feb 2013, que se hace eco del artículo técnico de Ana Amador, Yonatan Sanz Perl, Gabriel B. Mindlin, Daniel Margoliash, «Elemental gesture dynamics are encoded by song premotor cortical neurons,» Nature AOP 27 Feb 2013.
Francis en ¡Eureka!: Interfaces cerebro a cerebro vía internet entre dos ratas de laboratorio
Miguel Nicolelis nos cuenta su trabajo en primera persona (12 minutos en inglés); delante de su libro «Beyond Boundaries.»
El audio de mi sección ¡Eureka! en La Rosa de los Vientos, Onda Cero, lo puedes escuchar siguiendo este enlace, o también aquí. Como siempre, una transcripción libre para abrir boca.
Investigadores de la Universidad de Duke en EEUU lograron en 2003 que un mono (un macaco rhesus) moviera un brazo robot utilizando sólo su pensamiento, como si fuera un tercer brazo. Esta semana ha sido noticia que han logrado establecer una conexión, vía internet, entre los cerebros de dos ratas de laboratorio, una en Brasil y otra en EEUU. ¿Cómo se ha realizado el experimento? Miguel Nicolelis, de la Universidad de Duke en Durham, Carolina del Norte, EEUU, es un especialista en interfaces cerebro-máquina, es decir, en el uso dispositivos que leen la actividad de la corteza cerebral y la transmiten a un ordenador para que realice ciertas tareas, como controlar un brazo robot. Esta semana el grupo de Nicolelis ha utilizado una tecnología llamada microestimulación intracortical para lograr una interfaz cerebro a cerebro, transmitiendo en tiempo real información sensoriomotriz del cerebro de una rata en Brasil a otra rata en EEUU. En concreto, entre el Instituto Internacional de Neurociencias Edmond y Lily Safra, en Natal, Brasil, y el Laboratorio de Nicolelis en la Universidad de Duke, en Carolina del Norte. Se han realizado dos experimentos diferentes en los que se ha implantado una matriz de 32 microelectrodos (cada uno de con un grosor menor que una centésima parte del grosor de un cabello humano) en dos regiones de la corteza del cerebro de las ratas.
El artículo técnico es Miguel Pais-Vieira, Mikhail Lebedev, Carolina Kunicki, Jing Wang, Miguel A. L. Nicolelis, «A Brain-to-Brain Interface for Real-Time Sharing of Sensorimotor Information,» Scientific Reports 3: 1319, 28 Feb 2013.
En qué consiste el primer experimento. En este experimento se ha implantado la matriz de 32 microelectrodos en la corteza motora primaria de las ratas, el área del cerebro que procesa el movimiento. Se registró la actividad neuronal de una rata en Brasil mientras realizaba una tarea de aprendizaje con refuerzo: la llamada rata «codificadora» tenía que elegir qué palanca apretar en función del encendido de una luz justo encima de cada palanca; si acertaba la palanca correcta, era recompensada con comida. El patrón de actividad neuronal al apretar las palancas izquierda y derecha es diferente, e independiente de si la acción es la correcta (y la rata recibe recompensa) o no lo es. En EEUU se colocó otra rata con otra matriz de microelectrodos implantada en la misma región de la corteza cerebral, pero que estimulaba dichas neuronas en lugar de leer su actividad. La rata «descodificadora» en EEUU fue entrenada para aceptar la estimulación como algo normal. La información del córtex cerebral de la rata «codificadora» en Brasil se transmitió vía internet a la rata «descodificadora» de EEUU, que lo recibió dos décimas de segundo más tarde. Las ratas de EEUU sin ver la señal luminosa indicativa, presionaron la palanca correcta entre un 64 por ciento de las veces (las ratas en Brasil alcanzaron un acierto del 95 por ciento).
Es de suponer que si la rata «codificadora» en Brasil sabía de alguna forma que la rata «descodificadora» en EEUU había acertado la comunicación entre ellas sería más eficiente. De hecho, el grupo de Nicolelis así lo ha demostrado. Para favorecer la comunicación «telepática» se realizó el experimento premiando a ambas ratas sólo si la comunicación había sido efectiva y ambas habían apretado la palanca correcta. Este refuerzo mejoró mucho la tasa de éxito en la comunicación. Según el artículo de Nicolelis es como si la actividad de la rata «codificadora» se hiciera más precisa. Aunque el animal no sabía que existía la otra rata, parece que el refuerzo hizo que mejorara su atención en la tarea y que mejorara la comunicación en las siguientes pruebas.
También se realizó un segundo experimento. El segundo experimento es similar pero se colocó el implante en la corteza somatosensorial primaria, el área que procesa la sensación táctil. Se entrenó a las ratas para explorar con sus bigotes un agujero e indicar si es estrecho o ancho, girando su cuerpo hacia la izquierda o hacia la derecha. Las ratas «decodificadoras» en EEUU fueron capaces de indicar más de un 60 por ciento de las veces el ancho de un hueco que sólo las ratas «codificadoras» en Brasil pudieron explorar con sus bigotes.
Los experimentos se han realizado en ratas de laboratorio, ¿tienen pensado los investigadores utilizar monos? De hecho, el equipo investigador de Nicolelis trabaja de forma habitual con monos (macacos rhesus) y también ha realizado estos experimentos con monos (aunque sólo en EEUU). Los resultados con monos aún no han sido publicados, pero Nicolelis ha afirmado que incluso sin necesidad de premiar a los animales con alimento (sólo por puro divertimento) se logra la comunicación cerebro a cerebro. El gran problema de estos experimentos en la actualidad es que los neurocientíficos no entienden en detalle cuáles son los procesos neuronales implicados. Los microelectrodos no leen la actividad de neuronas individuales sino de un área relativamente grandes de la corteza del cerebro, luego la comunicación implica la actividad coordinada de muchas de neuronas. Lo que se envía por internet es una señal promedio.
La gran pregunta son las aplicaciones de esta tecnología. ¿Para qué sirve esta tecnología de comunicación cerebro a cerebro? La fuente principal de financiación del grupo de Nicolelis es el proyecto DARPA (Agencia de Investigación de Proyectos Avanzados de Defensa) por lo que las primeras aplicaciones que verán la luz tienen un corte militar. Una posibilidad es utilizar animales como soldados controlados por las señales cerebrales de un operador humano; se podría controlar insectos o pequeños mamíferos genéticamente modificados que se podrían utilizar en labores de vigilancia, espionaje, o incluso en misiones cuyo objetivo es cometer un asesinato selectivo. También se está trabajando en la colaboración entre varios cerebros en red para la resolución de tareas complicadas. Ya se están probando implantes en monos con el objetivo de que trabajen juntos y se comuniquen mediante interfaces cerebro a cerebro con objeto de completar un tarea común. En estos experimentos cada mono tiene acceso a parte de la información necesaria para tomar la decisión correcta y sólo la colaboración entre todos permite resolver la tarea con éxito.
Todo esto recuerda a las películas de ciencia ficción, como Matrix o Star Trek. ¿Será algún posible la telepatía artificial o sintética? La telepatía entendida como la comunicación o transferencia de pensamientos entre dos personas a través de la mente sin contacto físico alguno es científicamente imposible. Las leyes físico-químicas que describen cómo funciona el cerebro no lo permiten. Sin embargo, hoy en día es posible leer la actividad del cerebro y transmitarla a otra persona, como se ha visto en muchos películas de ciencia ficción. Muchos recordarán el proceso de fusión mental entre los vulcanos de Star Trek, una habilidad telepática que les permite unir su mente a la de otra persona poniendo su mano sobre el rostro de la otra persona. No es una habilidad telepática o de lectura de la mente a distancia, pues requiere contacto físico, además de un gran esfuerzo de concentración mental. Otros recordarán que en la película de ciencia ficción «Matrix,» dirigida en 1999 por los hermanos Wachowski, se muestra cómo algunos personajes aprenden tareas motoras complicadas, como pilotar un helicóptero, mediante un cable conectado a la corteza del cerebro. Quizás en un futuro se puedan inducir en humanos los patrones de actividad neuronal asociados al aprendizaje de ciertas tareas motoras. Aún así, hoy en día, se trata sólo de una utopía.
Francis en ¡Eureka!: Dos mil millones de euros al estudio del cerebro y del grafeno
Ya está disponible el audio de mi sección ¡Eureka! en La Rosa de los Vientos de Onda Cero. Sigue estos enlaces si te apetece escuchar el audio del programa completo (mi sección empieza a las 02:05:00), o sólo el audio de mi sección. Como siempre una transcripción libre del contenido.
La Unión Europea ha decidido invertir dos mil millones de euros en dos proyecto durante diez años, uso sobre el cerebro y el otro sobre el grafeno, ¿en qué consiste esta convocatoria de proyectos de investigación tan especial? La Unión Europea financia proyectos de investigación gracias a los llamados Programas Marco. El actual es el séptimo programa marco (7PM) desde 2007 hasta 2013. El próximo será el octavo programa marco (8PM) desde 2014 hasta 2020. La mayoría de los proyectos que se financian en los programas marco tienen una duración de tres o cuatro años, e involucran a muchos grupos de investigación de diferentes países. Pero cuando finalizan estos proyectos, los grupos que colaboran entre sí se disgregan. Para afianzar colaboraciones a largo plazo, la Unión Europea decidió crear una iniciativa de proyectos financiados durante diez años. La iniciativa se llama Proyectos Bandera en Tecnologías Futuras y Emergentes. Se presentaron 21 proyectos en el año 2010, de los que se eligieron 6 finalistas que en 2011 recibieron un millón y medio de euros durante un año para elaborar la propuesta definitiva para octubre de 2012. El pasado 28 enero se anunciaron los dos proyectos «bandera» ganadores cada uno de mil millones de euros: Graphene, que pretende estudiar las aplicaciones del grafeno, y Human Brain Project (el Proyecto Encéfalo Humano), que pretende simular el encéfalo mediante ordenador.
Estos proyectos deben ser muy grandes y deben involucrar a muchos grupos de investigación, porque cien millones de euros al año durante diez años es mucho dinero. Los dos proyectos son enormes. El proyecto «Graphene» está liderado por Jari Kinaret (Universidad Técnica de Chalmers, Suecia) quien coordina a 126 grupos académicos e industriales de 17 países europeos. El proyecto «Human Brain Project» está liderado por Henry Markram (Escuela Politécnica de Lausana, Suiza) quien coordina a 87 grupos de investigación en 23 países (16 de ellos europeos). Realmente se trata de proyectos a gran escala. La colaboración de España en ambos proyectos está liderada por investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC): Francisco Guinea para el proyecto Grafeno y Javier de Felipe para el del Encéfalo (proyecto en el que participan 25 grupos de investigación españoles).
El más interesante de los dos parece el proyecto sobre el cerebro. ¿Cuáles son sus objetivos? Entender el cerebro y el encéfalo en su conjunto es uno de los grandes retos para la ciencia en el siglo XXI. El proyecto se divide en seis frentes de investigación: neuroinformática, simulación del encéfalo, computación de alto rendimiento, informática médica, neuromórfica y neurorobótica. Los resultados que se obtengan están dirigidos a neurólogos, médicos, investigadores y tecnólogos especialistas en neurociencias. El Proyecto Encéfalo Humano mejorará todo nuestro conocimiento sobre el encéfalo gracias a la integración de datos experimentales y simulaciones mediante superordenadores.
El proyecto propone estudiar el encéfalo en su conjunto, siendo el cerebro su parte más voluminosa, ¿por qué estudiar el encéfalo completo y no sólo el cerebro? El cerebro parece grande, por su volumen, pero en número de neuronas es una parte pequeña de todo el encéfalo. El encéfalo forma parte del sistema nervioso central junto a la médula espinal; el sistema nervioso periférico está compuesto por los nervios que conectan todo el organismo con la parte central. El encéfalo es todo lo que tenemos dentro del cráneo, el cerebro, el cerebelo, el tálamo y el tronco del encéfalo. En el encéfalo hay unas 86.000 millones de neuronas, la mayoría están en el cerebelo (unas 70.000 millones); en el cerebro sólo hay unas 15.000 millones. Los estudios más recientes nos indican que el cerebro es lo que más abulta, pero no la parte que más neuronas tiene. Junto a las neuronas, en el encéfalo también hay células de la glía, unas 85.000 millones de células gliales. Estas células protegen a las neuronas de sustancias químicas externas y producen la mielina que actúa como aislante eléctrica para facilitar la transmisión de las señales eléctricas entre neuronas.
El cerebro es la máquina más complicada que ha estudiado el hombre. ¿Por qué es tan complicado? Porque hay 86.000 millones de neuronas que se comunican entre sí por medio de unos 500 billones de sinapsis. El encéfalo es la estructura más complicada que la ciencia estudia. Cada neurona tiene un cuerpo (soma), un único axón (que usa para enviar información) y un gran número de dendritas o prolongaciones del cuerpo (que usa para recibir información). Las neuronas se comunican entre sí enviando impulsos eléctricos a través del axón y enviando y recibiendo neurotransmisores en las sinapsis que ocurren en las dendritas. Se calcula que cada neurona recibe información a través de unas 10.000 sinapsis y envía información a través de unas 1.000. En el cerebelo hay neuronas con hasta 200.000 conexiones de entrada. Las neuronas se comunican mediante señales eléctricas (potenciales de acción) y químicas (potenciales de sinapsis).
La consciencia y el «yo» emergen de la actividad eléctrica del encéfalo. ¿En qué consiste esta actividad eléctrica? Mi amigo Xurxo Mariño, neurocientífico gallego y gran divulgador, afirma que cada neurona es como una batería. En tu cabeza hay unas 86 000 millones de pequeñas baterías cargadas con unos 70 milivoltios. Esta electricidad proviene del movimiento de iones de sodio y potasio con carga positiva. La membrana de las neuronas tienen bombas de Na/K que se abren y cierran a toda velocidad dejando pasar iones de un lado a otro de la membrana, produciendo una diferencia de potencial entre ambos lados de la membrana (hay más iones de sodio en la cara exterior de la membrana que en la interior y a la inversa, más iones de potasio en la interior que en la exterior. Cuando la neurona se descarga a través del axón, esta diferencia de potencial se mueve como un impulso eléctrico (el llamado potencial de acción). Al final del axón hay una o varias sinapsis y en cada una de ellas la señal eléctrica se convierte en una señal química, un neurotransmisor. Cada neurona se comunica con las demás con algo parecido al código Morse, con pitidos y silencios: bip bip … bip bip bip … bip … bip bip… Este movimiento de impulsos eléctricos en el encéfalo consume mucha energía, del orden del 20% de toda la energía de los alimentos.
La señal eléctrica se convierte en señal química, los neurotransmisores como la adrenalina que se intercambian entre las neuronas. ¿Cómo ocurre esta conversión? El potencial de acción (el impulso eléctrico) al llegar al final de los axones provoca la apertura de los canales de calcio, que hacen que el calcio entre en la neurona y se libera el neurotransmisor al espacio sináptico. Este proceso se llama sinapsis química y es el medio en el que se comunican entre sí casi todas las neuronas. La neuronas tienen receptores específicos para cada uno de los neurotransmisores que reciben de otras neuronas, como la adrenalina, el glutamato, la dopamina, la serotonina, entre otros muchos. Estos neurotransmisores regulan la agresividad, la sexualidad, el humor, el sueño, y muchos otras funciones cognitivas. Los neurotransmisores son de dos tipos, los excitadores, que al acumularse en suficiente cantidad hacen que la neurona receptora genere nuevos potenciales de acción, y los inhibidores que realizan lo contrario.
Funciones cognitivas superiores como la consciencia y el yo son resultado de la actividad de las neuronas. El Proyecto Encéfalo Humano pretende descubrir cómo ocurre este proceso. ¿Algún día habrá un ordenador consciente de su propio yo? Los neurocientíficos piensan que la mente es producto del encéfalo y que algún día se podrá construir un encéfalo artificial con una inteligencia similar a la mente humana, dotado de sensibilidad, capacidad de emoción y de un «yo» consciente. El problema es que a día de hoy, simular 86.000 millones de neuronas y unas 500 billones de sinapsis está más allá de lo alcanzable con los superordenadores más poderosos del mundo. Muchos expertos creen que en el siglo XXI se logrará hacerlo y los resultados del Proyecto Encéfalo Humano de la Unión Europea podrían ser claves para alcanzar este logro.
¿Qué lugar ocupa el alma en la neurociencia actual? El concepto religioso de alma inmortal es una manera de aludir del «yo» consciente que se remonta a una época en la que no existía la neurociencia. Todos los neurocientíficos actuales consideran que el «yo» es producto de la actividad metabólica y eléctrica del encéfalo y del resto del sistema nervioso. La mente y el encéfalo son la misma cosa. Cuando estamos inconscientes el «yo» no se va a ninguna parte, sencillamente deja de ser generado por la actividad neuronal. Se desvanece. Todas las noches, durante el sueño profundo el «yo» desaparece de manera temporal y vuelve a emerger con rapidez y facilidad al despertar. Pero tu nuevo «yo» no es el mismo que se durmió, hay diferencias y modificaciones sutiles en tu arquitectura neuronal, tan suvaes que tú no las notas y crees que sigues siendo el mismo. Pero tu «yo» se modifica cada día, cada vez que te duermes. Según la neurociencia actual no existe un «yo» eterno.
Lo dicho, sigue estos enlaces si te apetece escuchar el audio del programa completo (mi sección empieza a las 02:05:00), o sólo el audio de mi sección.
Francis (th)E mule Science's News 