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12 de Enero, 2006

El lenguaje eléctrico de las neuronas

Por philosophico - 12 de Enero, 2006, 16:31, Categoría: General

http://www.pagina12.com.ar/diario/ciencia/19-61538-2006-01-11.html

El lenguaje eléctrico de las neuronas

Especie de universo en miniatura, el cerebro acapara cada vez más miradas. Su complejidad e interconectividad neuronal sorprenden tanto como la manera en que fluye la información sensorial, hecho estudiado incluso con sanguijuelas.

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  Por Federico Kukso

Cien mil millones de neuronas –aproximadamente la cantidad de estrellas que componen la Vía Láctea–, cien trillones de interconexiones en paralelo y estímulos nerviosos que viajan a más de 400 kilómetros por hora superando a cualquier auto de Fórmula Uno hacen del cerebro, aquel órgano gelatinoso que en un hombre pesa algo así como 1380 gramos y 1250 en la mujer, justo merecedor del poco humilde halago de “objeto más complejo del universo”. Claro que esto no fue siempre así: los antiguos griegos preferían entronizar al corazón como receptáculo de la mente y los ingleses de la época de Shakespeare (siglo XVI) apuntaban al hígado a la hora de hablar del centro rector emocional humano. Lo cierto es que ahora, superada la niebla de la confusión, el cerebro goza a las anchas de todas las miradas científicas. Tuvo su década (la del noventa, en la que se aprendió de él más que en los años anteriores) y se adentra a tener su siglo: se lo inspecciona milimétricamente con tomografías computadas, se lo mapea con cascos sensoriales y se analizan con rigor los circuitos de transmisión de información nerviosa que fluyen en él y que bañan todo el cuerpo, ni más ni menos que poniendo la lupa en bichitos tan sanguinarios como las sanguijuelas; una interesante estrategia de abordaje emprendida por la bióloga Lidia Szczupak y su equipo del Laboratorio de Fisiología y Biología Molecular de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires (UBA).

–Cuénteme qué hace en el laboratorio.

–Desde hace 11 años dirijo un grupo de investigación cuyo objetivo es fundamentalmente entender cómo fluye la información desde lo sensorial, desde lo que el animal percibe en el mundo externo, cómo se codifica esa información y cómo fluye por diferentes canales en paralelo hasta dar lugar a una respuesta motora coherente: una huida o una actitud defensiva.

–Todo esto en sanguijuelas.

–Sí, uno siempre estudia con la finalidad de influir en los estudios de animales superiores. Lo que nosotros hacemos más bien es ciencia básica en su más alto grado. Es una manera de conocer el repertorio de elementos y mecanismos con los que se maneja la naturaleza.

–¿Y todo eso se puede hacer con un gusanito?

–Bueno, yo trabajo con una especie de gusano llamado sanguijuela, el Hirudo medicinalis. La idea es que tenés un abordaje para ciertas preguntas que no lo podrías tener en un animal superior; los roedores y los mamíferos son mucho más complejos. En la sanguijuela la distancia en términos de cuántos pasos hay que dar entre lo sensorial y lo motor es de órdenes de magnitud mucho menor. Sin embargo, y acá está lo interesante, los mecanismos generales, las señales mismas y las rutas y estrategias de vehiculización de la información son muy similares.

–Pero entre un gusanito y el ser humano hay un salto.

–Una de las metáforas que uso para esto es la que dice que, si fueras extranjero y quisieras aprender castellano, lo aconsejable no sería ir directamente a leer la obra de Borges. Sería mejor agarrar algún libro sencillo de lectura infantil. La estructura del idioma está ahí; no cambia. Eso pasa con las sanguijuelas: a partir de ellas se pueden sacar extrapolaciones concernientes al sistema nervioso humano.

–¿Y qué descubrieron?

–Por ejemplo, encontramos un tipo de neuronas que hace que todas las neuronas motoras, las que ejecutan movimiento, estén interconectadas entre sí y funcionen como una especie de “nivel horizontal de comando”.

–O sea, el cerebro no sería una especie de dictador de donde salen todas las órdenes como se desprende de la metáfora del cerebro como computadora central del cuerpo.

–Tal cual. Lo que se encuentra cada vez más es que existen tanto organizaciones verticales de neuronas como niveles horizontales por donde fluye la información sobre el estado general de la actividad, sin la necesidad de ir “para arriba”, al cerebro. Esto sería muy difícil de rastrearlo en la médula espinal porque en ella hay millones de neuronas, millones de millones de conexiones. El otro tema en el que estamos trabajando es que las redes neuronales no son estáticas. No es que una vez que se generaron su performance queda fija. Eso se llama neuromodulación.

–Además de ser chupasangres, estos bichitos deben tener algo que los hace tan interesantes.

–La gran atracción es que tienen redes neuronales formadas por neuronas que, si bien son bastantes, son mucho menos que en cualquier organismo superior. Además las podés identificar de forma totalmente certera por la ubicación en el sistema nervioso. Por la particularidad electrofisiológica, o sea, por como “hablan” entre sí, vos sabés de qué neurona se trata.

–Y les sirven para desentrañar los interrogantes de la neurobiología.

–Tal cual. La gran incertidumbre para los neurobiólogos son las interneuronas, es decir, lo que pasa entre un estímulo y una respuesta. Cada neurona sensorial, a pesar de que pueda gatillar siempre una respuesta parecida, llega a esa respuesta por numerosos y múltiples caminos que se dan en simultáneo. Ese recorrido es lo que llamamos “capa interneuronal”. En un mamífero es todo el cerebro. En las sanguijuelas, en cambio, puede haber caminos de 20 neuronas.

–¿Y es siempre el mismo recorrido o cambia?

–En eso es en lo que estamos trabajando ahora. El tema está en entender cómo un estímulo natural es procesado en estos 20 diferentes niveles de procesamiento hasta llegar al sistema motor. Uno de los grandes avances de los últimos 20 años es lo que se llama plasticidad neuronal. Significa que no siempre una neurona responde igual ante un mismo estímulo. A veces responde más, a veces responde menos. Y eso es lo que hace que un animal recuerde, olvide o fije en su red neuronal un patrón de conducta.

–Es el aprendizaje visto desde el punto de vista fisiológico.

–Exacto. También siempre existió el dogma de que las neuronas no se regeneran, pero lo que se ha descubierto en los últimos años es que en los mamíferos existen grupos de neuronas que tienen la capacidad de diferenciarse y que pueden ocupar el lugar de neuronas que desaparecen.

–Volviendo a la transmisión de información, ¿cómo la estudian?

–Viéndola: le ponés colorantes dentro de las células de las sanguijuelas que cambian su fluorescencia –pueden pasar de un amarillo tenue a uno fuerte– en correlación con la actividad neuronal. También en el día a día en el laboratorio lo vemos con electrodos que clavamos dentro de la célula. Es como escuchar hablar a una persona.

–¿Cómo es eso?

–Sí, le hacés algo a una neurona y produce corrientes eléctricas cambiando el voltaje que podés detectar en una computadora. Así se observa y escucha cómo esa neurona responde a lo que vos le hacés. Es lo más parecido a un lenguaje.

–Una especie de lenguaje neuronal. ¿Y del cerebro qué tiene para decir?

–Que es un objeto enigmático. Es como una sociedad en la cual los individuos interactúan de manera libre pero también acotada. Tiene pautas de interacción, pero a la vez tiene la posibilidad de decidir momento a momento. Ahí está plasmada la creatividad del cerebro: en tomar una decisión que salga de un libreto fijo.

–Romper el molde.

–Sí. La creatividad es la capacidad de generar aquello que no está dictado por el genoma. Salir del determinismo. Si a un bicho como la sanguijuela lo azuzás con un palito se va a defender. El 99,9% de las respuestas van a ser instintivas.

–¿Y el 0,1% restante?

–Ahí está la creatividad. Nuestras sanguijuelas tienen el lujo de vivir en tuppers. Y ahí se las ingenian para encontrar algún agujerito para salir. Eso lo permite la interconectividad neuronal que de alguna manera es fundamental, y que es más importante que la cantidad de neuronas.

–Pero la interconectividad aún no se entiende del todo.

–Así es. Otros interrogantes son qué son la inteligencia o la percepción consciente. Yo sospecho que es una propiedad emergente de algo que todavía no conocemos. Y eso es fascinante, como pensar cómo se pasó de una ameba a la belleza que pueda tener una neurona en su máxima extensión, cómo se llega a que las neuronas encuentren su blanco específico e ignoren todo el resto. Es la gran magia de todo esto.

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Reconocen estudios sobre el cerebro

Por philosophico - 12 de Enero, 2006, 16:25, Categoría: General

http://www.milenio.com/nota.asp?id=255438

Reconocen estudios sobre el cerebro
 11-enero-06

La empresa farmacéutica validó las investigaciones de la doctora Angélica Zepeda Rivera.



 
Angélica Zepeda Rivera, la investigadora reconocida con el Premio Silanes otorgado por la empresa farmacéutica del mismo nombre. Foto: Omar Meneses  
Cuando una persona se golpea la cabeza o sufre una embolia, pierde funciones asociadas con el lenguaje, el área visual y el área motora, entre otras.

Recientes estudios demuestran que dichas lesiones pueden revertirse por medio de un proceso de regeneración de células, el cual investigó y sustentó la investigadora del Instituto de Fisiología Celular de la UNAM, Angélica Zepeda Rivera.

El resultado de su estudio la hizo acreedora al Premio Silanes, otorgado por la empresa farmacéutica del mismo nombre.

Comunicación de célula a célula

En su tesis “Modificaciones bioquímico-funcionales en la corteza visual del gato como resultado de una lesión isquémica focal cortical”, trata de sentar las bases para la reorganización de funciones en un individuo que sufrió algún daño a nivel cerebral.

“Después de una lesión isquémica, cuando una parte del cerebro se queda sin oxígeno y sin sangre, las células se mueren, pero las que quedan alrededor se pueden reorganizar por medio de cambios en su morfología, por lo que logran reconectarse con otras células en términos de su bioquímica, es decir, de cómo logran comunicarse una célula con otra”, explica Zepeda Rivera.

Sus estudios se basan en los mecanismos de muerte celular, específicamente en el cerebro y en todo el sistema nervioso central, el cual incluye la medula espinal.

Se estudian también los mecanismos de muerte durante procesos de enfermedad o durante procesos de un golpe, además de los mecanismos de regeneración y reorganización de las células, efecto llamado “plasticidad nerviosa” y punto central de la investigación.

“Durante mucho tiempo se pensó que después del daño no había forma de reorganizar las funciones y tampoco de que las células que se dañaron inicialmente se reorganizaran para recuperar la función inicialmente perdida. Pero durante los últimos 20 años, investigadores extranjeros y mexicanos han estudiado la posibilidad de que esto sí ocurra, que las células sí encuentren mecanismos para reorganizarse y recuperar las funciones perdidas”, resalta.

Como ésta es una investigación en ciencia básica cuya aplicación en el campo de la medicina toma su tiempo, el equipo de la doctora Zepeda Rivera por el momento sólo puede sentar las bases de cómo las celulas se pueden reorganizar y regenerar para poder dar lugar a la recuperación y la reorganización de funciones. Corresponde a una investigación posterior llevar su aplicación a la medicina. Las investigaciones de esclerosis lateral que realiza la doctora cuentan con la colaboración de un estudiante de doctorado y la supervisión del jefe de laboratorio, en un permanente trabajo en equipo.

En el resto de las investigaciones que realiza, participan además estudiantes de distintas carreras (química, medicina, biología y psicología, entre otras) a nivel licenciatura, maestría y doctorado.

Por una mejor calidad de vida

La investigadora del Instituto de Fisiología Celular de la UNAM, Angélica Zepeda Rivera, estudia la plasticidad nerviosa desde 1995.

Sus primeras investigaciones versan sobre la conducta motora con animales de laboratorio (ratas y gatos) que tuvieron hemiplejia, que es una lesión en el cerebro y que hace que toda una parte del cuerpo quede inmóvil.

Después entró al campo de la reorganización visual o plasticidad visual y actualmente trabaja en lesiones de medula, tratando de implementar un modelo de esclerosis lateral amiotrófica la cual es una enfermedad neurodegenerativa.

En este estudio investiga cuáles son los mecanismos que dan origen a dicha enfermedad y cómo se podría desarrollar la farmacología y los medios adecuados, ya sea para detener el desarrollo de la enfermedad o para atrasarlo y darle así una mejor calidad de vida a los pacientes.

Zepeda ha trabajado durante años en el tema de plasticidad y para ello ha contado con la colaboración de investigadores como el doctor Frank Sengpiel, de Max Plank Institut für Neurobiologie de Munich, Alemania, donde inició su doctorado; la doctora Clorinda Arias (quien dirigió la tesis de Zepeda) del Instituto de Investigaciones Biomédicas;. Luis Vaca del Instituto de Fisiología Celular y Miguel Ángel Guagnelli del Instituto de Investigaciones Biomédicas.

Premio Silanes

El Premio Silanes es otorgado por la empresa farmacéutica del mismo nombre, que colabora con el Instituto de Investigaciones Biomédicas de la UNAM, en donde Zepeda desarrolló parte de su doctorado. El premio consta de un reconocimiento y un distintivo a nivel económico.

En el certamen participaron todas las tesis de doctorado que se obtuvieron en 2004 del Instituto de Investigaciones Biomédicas.

Los laboratorios Silanes apoyan el desarrollo no sólo farmacéutico en términos de ciencia de laboratorio y en términos de ciencia básica, sino también apoyan a estudiantes e investigadores para que continúen trabajando en temas específicos, que en algún momento puedan trascender a nivel farmacológico.

Alberto Zanela, Ciudad de México

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