Neuronas como estrellas: investigadores crean mapa computarizado de la sinapsis cerebral

La diversidad y complejidad de las conexiones cerebrales sólo puede compararse a la magnitud y exquisitez del cielo nocturno.

La complejidad del cerebro humano es mucho más rica y numerosa que las estrellas del universo visible. ¿Qué aprenderíamos si lográramos conocer las interacciones entre cada neurona individual, y los patrones mediante los que se comunican? ¿Qué produce los trastornos mentales más acuciantes y cómo podemos curarlos? Probablemente, aprenderíamos mucho acerca de la manera como pensamos y como funciona nuestra memoria.

En un nuevo estudio publicado en la revista Cell, investigadores de la Universidad de Edimburgo (Reino Unido) lograron construir el primer mapa detallado de las sinapsis del cerebro de ratones modificados genéticamente.

El responsable del estudio es el doctor Seth Grant, del Center for Clinical Brain Sciences, quien afirma que:

Existen más sinapsis en el cerebro humano que estrellas en la galaxia. El cerebro es el objeto más complejo que conocemos y comprender sus conexiones a este nivel es un gran paso hacia desentrañar sus misterios.

Como estrellas en un mapa del espacio, cada neurona toma el papel de una galaxia, y la comunicación entre ellas (conocida como sinapsis) como si fuera una estrella. Supongamos que cada una de estas conexiones pudiera distinguirse de las demás: el resultado es una exquisita gama de relaciones eléctricas y proteínicas que muestra la variedad y especificidad de las funciones cerebrales. De este modo, el mapa del cerebro de estos ratones constituye una especie de mapa de las constelaciones que llevan a cabo distintas acciones y tareas.

Para lograr esto, los científicos crearon algo llamado SYNMAP. La modificación genética de los ratones produce un brillo distintivo para diferentes tipos de sinapsis, según la proteína que esté en juego. Al añadir proteína fluorescente, los investigadores fueron capaces de seguir el recorrido de una misma ruta neuronal para después catalogarla.

 

Sinapsis como constelaciones iluminadas

Los investigadores utilizaron un algoritmo para categorizar los miles de millones de sinapsis en 37 subtipos, cada uno de los cuales está asociado a un lugar del cerebro, así como a una respuesta física o mental (un movimiento, una decisión, un recuerdo, etc.). Para clasificarlas, el equipo desarrolló un algoritmo capaz de ordenar sin supervisión humana los más de 10 terabytes de información. Cada subtipo es distinto entre sí como una huella digital, a la cual llamaron “huella de synaptome“.

La imagen sináptica parece un conjunto de estrellas, todas brillando en distintos colores. Una conclusión provisional es que el cerebro puede procesar múltiples funciones dentro de una misma región, a través de diferentes synaptomes.

El objetivo de este enorme esfuerzo para mapear las redes sinápticas es entender cómo funcionan en los cerebros normales y patológicos (por ejemplo, en aquellos con trastornos como las alucinaciones, la esquizofrenia o el espectro autista) y, dado el caso, proponer tratamientos futuros que modifiquen la manera en la que el cerebro se comunica.

Otro posible resultado a futuro sería comprender la arquitectura del “connectome“, esto es, la distribución espacial de las sinapsis que produce el pensamiento. El connectome podría ser la clave para futuros esfuerzos de emulación cerebral computarizada, algo que parece salido de una novela de ciencia ficción, pero a lo que la investigación neurológica tiende a pasos agigantados. Los científicos advierten, sin embargo, que este es apenas un primer paso en ese esfuerzo titánico.



Para el cerebro humano, es posible predecir el futuro inmediato (Estudio)

2 regiones del cerebro son las encargadas de anticipar eventos futuros, revela la neurociencia.

¿Alguna vez has estado frente a un instrumento y has podido predecir, sin saber cómo, la nota que viene después? ¿Has sentido esa repentina lucidez de saber que ganarás un sorteo justo antes de que suceda?

No es tu imaginación, ni eres el único. Según un iluminador estudio en neurociencia, hay partes en nuestro cerebro que se han adaptado especialmente para predecir eventos futuros.

Ahora, esto no significa sea posible adivinar secuencias de números para ganar la lotería. Pero resulta que el cerebro es bastante ágil para almacenar patrones y predecir resultados mediante dos factores: las experiencias pasadas y el ritmo.

 

¿Cómo se percibe la temporalidad en el cerebro?

Antes se creía que este órgano contaba con un “reloj interno” que estaba a cargo de dictar la percepción del tiempo. Ahora, un grupo de investigadores de la Universidad de Berkeley en California han comprobado que en realidad son dos las partes del cerebro involucradas en este proceso.

Una parte es el conglomerado que forman los núcleos basales, encargados de anticipar ciertos eventos con base en experiencias pasadas. La otra es el cerebelo, que es sensible a patrones rítmicos. 

Estos hallazgos revelan que el cerebro no funciona a partir de un tiempo unitario, sino uno más complejo. Cada uno de los eventos y experiencias almacenados en el sístema límbico (encargado de procesar las memorias) sirven en la evaluación de experiencias pasadas que permiten la anticipación activa del futuro inmediato. 

Para conducir el experimento, los científicos de Berkeley examinaron las reacciones de pacientes con Alzheimer ante dos clases de animaciones. Una presentaba cuadros de colores que aparecían y desaparecían en un patrón fijo; la otra seguía una secuencia más errática. 

Quienes presentaban mayor deformación en el cerebelo no pudieron reaccionar ante patrones rítmicos, y los que sufrían daños en los ganglios basales no lograron procesar la secuencia más compleja, lo cual evidenció la relevancia de ambas regiones para comprender el tiempo. 

Los resultados del estudio significan un importante avance hacia la producción de un tratamiento para esta enfermedad, además de representar un paso más en la comprensión del complicado y asombroso órgano que es nuestro cerebro. 



Consejos de la neurociencia para ser experto en cualquier cosa (Video)

Estos consejos de la ciencia te ayudarán a dominar cualquier actividad.

“La práctica hace al maestro” es un consejo que ya todos damos por sentado, pero que, como todos los refranes milenarios, tiene mucho de verdadero. La clave para volverse experto en una actividad estriba justo en la repetición.

Pero, ¿por qué la práctica nos hace mejores? Todo está en nuestro cerebro.

Una acción (como tocar el bajo) es posible gracias a un complejo mecanismo. La información que se origina en nuestro cerebro pasa por la espina dorsal y atraviesa una cadena de fibras nerviosas antes de llegar a nuestros músculos, impulsándolos al movimiento.

Estas fibras son los axones, que están envueltos en una capa blanquecina llamada mielina, compuesta de grasa y proteínas. La mielina funciona de manera similar al plástico que cubre los cables eléctricos: protege a los axones y evita las pérdidas de electricidad. De esta forma, los impulsos cerebrales se transmiten de manera rápida y eficiente.

Un estudio del University College de Londres indica que la repetición constante de ciertos movimientos aumenta el grosor de la capa de mielina en los axones. Así, al momento de volver a la acción, los impulsos viajan a los músculos con mayor velocidad, como si atravesaran una supercarretera.

Este es el proceso que facilita lo que muchos atletas y músicos llaman “memoria muscular”. 

Aunque sea un proceso primariamente físico, parece ser que practicar con la mente es igual de importante. En otro estudio, un grupo de basquetbolistas imaginaron durante 2 semanas que practicaban un tiro al aro. Al momento de las pruebas, se desempeñaron tan bien como los deportistas que practicaron la jugada en la cancha. 

A pesar de no comprender del todo a qué se debe, practicar con la imaginación es uno de los consejos que los expertos dan para dominar cualquier actividad. El resto es igual de claro:

  1. Minimiza las distracciones. Pon tu celular en modo avión, apaga la computadora y concéntrate en tu tarea.
  2. Comienza lento. Ten paciencia y tómate tu tiempo para realizar la actividad, aunque te equivoques. Cuando te sientas seguro, incrementa tu agilidad gradualmente. Es mejor comenzar lento y bien a intentar hacerlo rápido y fallar continuamente.
  3. Sé constante, pero toma descansos. En vez de practicar 4 horas de jalón, es más recomendable dividir 1 día de práctica en varias sesiones de duración limitada, con pequeños descansos entre cada una. 

 Tomarse un tiempo para dedicarle a la actividad que queremos dominar es un gran primer paso, pero no es el único. Más que la cantidad de horas, importa la calidad de las mismas. Para perfeccionar una habilidad es crucial prestar atención a los errores y centrarse completamente en mejorar.

Aprende más sobre esto mirando este video:

 

*Gif principal: Albane Simon