Cartografías cerebrales: el Nobel de medicina 2014

-Minino de Cheshire, ¿podrías decirme, por favor,

qué camino debo seguir para salir de aquí?

-Esto depende en gran parte de unas células de tu hipocampo – dijo el Gato.

Realiza un experimento. Párate en medio de la habitación en la que te encuentres, cierra los ojos e intenta llegar a la puerta, luego regresa al centro, luego toca una pared. Aunque probablemente te hayas tropezado un par de ocasiones, lo más seguro es que hayas podido hacerlo sin mayor dificultad, ¿no?

Pues bien, esto significa que de alguna manera tu cerebro tiene un mapa mental del lugar en el que te encuentras. Y de hecho no es necesario cerrar los ojos para darnos cuenta de ello. En el día a día, cuando nos da hambre y decidimos ir a la cocina a prepararnos un sándwich, sin que nos demos cuenta nuestro cerebro traza un ruta sobre el mapa mental de nuestra casa.

Esto podríamos darlo por sentado y seguir con nuestra vida. Pero, como siempre, varios científicos chismosos no se sintieron satisfechos con esto y decidieron dedicar sus vidas a averiguar cómo era que estos mapas mentales se forman en nuestra mente. Ellos se preguntaron ¿qué partes del cerebro están involucradas en este proceso?, ¿cómo se relacionan las neuronas de esas áreas cerebrales para formar estos mapas? En general ¿cómo es que nuestro cerebro nos hace saber dónde estamos?

Y gracias a sus descubrimientos en este campo este año el comité Nobel ha decidido otorgarles el Premio Nobel en Medicina a John O´Keefe, May-Britt Moser y Edvard I. Moser.

¿Dónde están las células que nos dicen dónde estamos?

Cuando John O’Keefe, profesor de neurociencia en el University College de Londres, grababa las señales de la parte dorsal del hipocampo (llamada CA1) de una rata en libre movimiento encontró algo fascinante. Sus mediciones mostraban que ciertas células de la region CA1 del hipocampo (esa parte del cerebro que se parece a un caballito de mar) se activaban siempre que el animal pasaba por cierto lugar en un ambiente cerrado. También notó que había diferentes “células de lugar” para diferentes áreas. Esto sería como si cuando nosotros vamos a la cocina, tuviéramos ciertas neuronas del hipocampo activadas y cuando vamos al baño, otras. Además de hacer las mediciones iniciales O’Keefe demostró que estas células se activaban independientemente de los impulsos sensoriales que las ratas recibían, esto es: ¡en realidad se trataba de un mapa independiente en el cerebro del animal! Y así, usando diferentes grupos de células de lugar para diferentes zonas de una área, el cerebro es capaz de establecer este mapa y permitir al animal orientarse.

grid-and-place-2 copy — Las imágenes representan el área dónde las ratas se movían (vista suuperior). Los puntos de colores indican la activación de una célula individual: mientras más oscuro, mayor la actividad. Como se puede apreciiar, las células de lugar sólo se activan en un área focalizada, mientras que las células de gradilla se activan en varios lugares que forman un patrón hexagonal (Imagen tomada de Nature.com)

Años después, una matrimonio de científicos, May-Britt Moser y Edvard Moser estaban investigando otra región del cerebro, la corteza entorrinal media, en busca de posibles células de lugar. En un principio encontraron lo que parecían ser células similares a las descubiertas por O’Keefe, sin embargo, cuando realizaron un nuevo experimento permitiéndoles a sus animales moverse en un espacio más grande se dieron cuenta que estas células se activaban cuando la rata pasaba por diversos sitios (a diferencia de las células de O’Keefe, que se activan en un sitio único). Y lo sorprendente fue que al mapear los sitios donde estas células se activan surgía un patrón hexagonal. En modelos computacionales ya se había establecido que esta geometría era la más eficiente para generar una gradilla que cubriera un área usando la menor cantidad de puntos. Y con los descubrimientos de la pareja Moser se descubrió que el cerebro usa la misma gradilla.

En trabajos posteriores, el dúo Moser ha descubierto más detalles sobre sus “células gradilla”. Han encontrado que estas gradillas pueden llegar a representar áreas que van desde centímetros a metros, que hay ciertas células que se activan cuando un animal está cerca de un borde o la precisa dinámica de activación que permite a los animales saber hacia qué sitio se mueve.

Hace dos siglos el gran filósofo Immanuel Kant ya consideraba que “el espacio es una necesaria representación a priori que sirve de base a todas las intuiciones externas”. Si bien aún hace falta mucha investigación para saber la forma en que las células de lugar y de gradilla funcionan en su totalidad para crear la representación del espacio, las neurociencias, de mano de los científicos galardonados este año con el Nobel de medicina, ya empiezan a arrojar resultados que explican cómo surgen sensaciones tan primordiales como el saber que estamos aquí, en este lugar exacto.