¿Por qué es importante entender los mecanismos de orientación espacial en el cerebro?

Este año, el Premio Nobel de Medicina o Fisiología ha reconocido la labor de los científicos que han desvelado cómo funciona el sistema interno del cerebro que permite orientarnos en el espacio.
Galordanos Premio NObel_2014_01Los galardonados con el Premio Nobel de Medicina o Fisiología, John O’Keefe y el matrimonio formado por May Britt y Edvar Moser, han dirigido su investigación a una zona del cerebro llamada corteza entorrinal, un área de mucho interés porque en ella se localiza un sistema de coordenadas que nos permite la orientación y memorial espacial y es, además, la primera zona del cerebro dañada en los pacientes con la enfermedad de Alzheimer. Por esta razón, uno de los primeros síntomas en estos enfermos es la desorientación.

 

Los trabajos de estos premios Nobel han aportado mucha luz sobre las funciones de esta zona del cerebro, y lo que la hace tan especial. Han descubierto un nuevo marco conceptual en la integración de señales espaciales en el cerebro. Los neurocientíficos quieren comprender cómo funciona esta estructura, para buscar las causas que la distorsionan desde nuevas perspectivas”, explica Carlos Gutiérrez Merino, catedrático de la Universidad de Extremadura en el área de Bioquímica y Biología Molecular.
El objetivo es hallar nuevas vías, por tanto, que pueden cambiar el patrón de búsqueda, abrir nuevas perspectivas en la prevención y ralentización de enfermedades neurodegenerativas. La corteza entorrinal, situada en el lóbulo cerebral más próximo a la nariz, está muy cerca de otra región esencial, el hipocampo, implicada en los procesos de aprendizaje y consolidación de la memoria.

 

Esta proximidad estructural le permite actuar como interfaz para comunicar y transmitir información entre, por un lado, el hipocampo, encargado del aprendizaje y de la memoria, la amígdala, el complejo de neuronas que coordina la respuesta emocional, y finalmente, el neocórtex, responsable de nuestras decisiones voluntarias, que recibe, a su vez, las señales desde la corteza entorrinal.
Este engranaje funciona como un sistema filtrador de información, de interacción de señales, cuya importancia queda patente cuando mejora la memoria en los pacientes con Alzheimer al recibir la corteza entorrinal estímulos eléctricos, “aunque esta mejoría es transitoria porque hay un proceso degenerativo que sigue avanzando”, matiza el investigador.
“La corteza entorrinal presenta una organización muy estratificada de capas de neuronas en las que cada una responde de distinta manera y se comunican y hablan entre sí. Descubrir este lenguaje y ponerlo de manifiesto de manera experimental, es lo que ha sido reconocido por el premio Nobel”, declara el profesor Gutiérrez Merino, coordinador del Grupo de Investigación Estrés oxidativo y bioenergética en cerebro y músculo.

 

El profesor de la UEx lo describe como una lluvia de estrellas, las neuronas colocadas en estratos y respondiendo cada una de ellas a distintos estímulos. Cuando una neurona se activa, o se enciende, tiene un patrón eléctrico característico en amplitud y frecuencia que es posible registrar. Estos registros y los diagramas de frecuencia recogidos en avanzadas técnicas de imagen en ratas han sido las herramientas utilizadas por los científicos ganadores del Nobel.
El primer avance reconocido ha sido el sistema de posicionamiento espacial del cerebro, descubierto por el británico John O’Keefe, profesor del Instituto de Neurociencia Cognitiva de la University College de Londres. “O’ Keefe identificó en 1971 las neuronas que detectan una posición concreta en el espacio, y las llamó Place cells. Estas células son las que reconocen en el mapa de Google una plaza o sitio concreto de Badajoz, por ejemplo”, avanza el investigador de la UEx.

 

Nos podemos orientar en el espacio gracias a los mecanismos que tienen lugar en la corteza entorrinal y el hipocampo

Pero además de estas células de posicionamiento observadas por O’Keefe en el hipocampo, son necesarios puntos de referencia en el espacio para obtener el posicionamiento preciso y la búsqueda de caminos. Aquí, es donde entran los hallazgos del matrimonio Moser. “May-Britt y Edvard Moser, ya más recientemente, descubrieron la estructura de conexión celular que marca una malla reticular de referencia, las grid cells, es decir, el mapa de la ciudad”, explica el Doctor Gutiérrez Merino.

 

Estas células “grids” de rejilla son claves para marcar los puntos de referencia según movamos, por ejemplo, la cabeza. Son un sistema de coordenadas que permite la navegación espacial, y por eso a estos científicos se les ha llamado los padres del GPS cerebral.
A su vez, estas células en su funcionamiento están acopladas a otras que detectan puntos espaciales, las llamadas Border cells o células limítrofes. “Esas conexiones nos informan si estamos haciendo movimientos circulares o en cuadrado. Esta compleja estructura neuronal está configurada como un sistema de planos de diferente precisión o granulados, a modo de un enfoque progresivo. Por tanto, el cerebro va enfocando hasta que la posición es más precisa. Por ello, en los procesos de aprendizaje vamos más lentos al principio hasta progresivamente alcanzar el semi-automatismo,” revela el investigador.

 

 

El Premio Nobel de Medicina otorgado al descubrimiento del GPS cerebral abre nuevas vías para posibilitar un diagnóstico más precoz de las enfermedades neurodegenerativas. El análisis más fino de las estructuras que se están dañando en las fases iniciales de la enfermedad, ayudará a encontrar las causas primarias que inducen el daño, cómo podemos intervenir sin técnicas invasivas para ralentizar el proceso y, lo más importante, acercarnos a la raíz, el origen de la enfermedad.

 

 

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