Estudios sobre el GPS del cerebro

Bajo la dirección de los neurocientíficos noruegos Edvard y May Britt Moser, premios Nobel de Medicina 2014, un científico argentino realizó un estudio en roedores que pone bajo cuestión una creencia de décadas sobre el funcionamiento del GPS del cerebro, un circuito de neuronas que permite orientarnos en el espacio.

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El primer autor del estudio es Emilio Kropff, investigador del CONICET en el Instituto Leloir, bajo la dirección de científicos noruegos que ganaron el Nobel de Medicina en 2014. El avance echa por tierra una antigua creencia arraigada en el campo de las neurociencias y mejora la comprensión de circuitos del cerebro que se encuentran alterados en patologías como la enfermedad de Alzheimer.

“Si bien es un trabajo de investigación básica, podríamos pensar en futuras aplicaciones una vez que podamos entender cómo se traducen estos hallazgos al cerebro humano”, sostiene el físico y neurocientífico Esteban Kropff, jefe del Laboratorio de Fisiología y Algoritmos del Cerebro de la Fundación Instituto Leloir (FIL).

El cerebro tiene diferentes relojes, formados por neuronas, que corren a diferentes velocidades. Mientras los más lentos marcan el ritmo del día y la noche (sueño y vigilia), los más veloces dictan las pulsaciones de la actividad cognitiva cotidiana.

El principal marcapasos del GPS del cerebro de los mamíferos son ciertas ondas llamadas “oscilaciones theta” del campo eléctrico, “que sirven para sincronizar el encendido y apagado de millones de neuronas a un ritmo de varias veces por segundo”, explicó Kropff, investigador del CONICET y primer autor del estudio publicado en la revista “Neuron”.

Las oscilaciones theta también coordinan otras regiones del cerebro en operaciones cognitivas que no necesariamente tienen que ver con la orientación en el espacio. Es un reloj que, en ratas activas, da ocho vueltas por segundo y en humanos es un poco más lento.

Desde hace cinco décadas numerosos estudios han postulado que las oscilaciones theta se vuelven más rápidas cuando los animales corren más rápido, esto es, que su frecuencia aumenta con la velocidad. Esta observación es la fuente de diversas hipótesis que tienen como tronco común la idea de que la frecuencia de las oscilaciones es un código que le dice al cerebro a qué velocidad se mueve el animal, permitiéndole calcular sus propios desplazamientos.

“Sin embargo, ninguno de estos estudios trató de aislar la velocidad de otras variables relacionadas al movimiento, como la aceleración. Nuestro trabajo, recién publicado, reúne evidencia que pone en duda esa creencia arraigada hace décadas en el campo de las neurociencias”, indica Kropff,

En el flamante estudio, los investigadores volvieron a analizar datos obtenidos por Kropff durante su posdoctorado en el laboratorio de los Moser, en la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología, en Trondheim, antes de su regreso a Argentina y la puesta en marcha de su laboratorio en la FIL.

Los científicos observaron que, si se separa la velocidad de la aceleración, las oscilaciones theta responden solamente a la segunda de esas variables. “Lo que es todavía más intrigante es que la frecuencia de las oscilaciones theta aumenta con la aceleración positiva, pero se mantiene estable cuando es negativa, es decir, cuando el animal frena”, destaca Kropff.

Y continúa: “Los resultados de nuestro trabajo echan por tierra la idea de que la frecuencia de estas oscilaciones constituye un código de velocidad utilizado para calcular los propios desplazamientos”.

La información se recolectó de experimentos con ratas, en quienes se relacionó las oscilaciones del campo eléctrico cerebral con la actividad motriz (velocidad y aceleración) una vez colocadas en un carrito sin piso, como el “troncomóvil” de Los Picapiedras.

“La frecuencia, igual que la aceleración del animal, puede aumentar y volver a disminuir en una fracción de segundo. Entender que este reloj se controla con tanta precisión temporal nos obliga a pensarlo de una manera novedosa. ¿Qué mecanismo genera el aumento del ritmo del reloj? ¿Para qué sirve? ¿Qué pasa en ausencia de este mecanismo? ¿Cómo funciona este reloj en pacientes de enfermedades neurodegenerativas, como Alzhéimer, que ataca antes que ninguna otra área del cerebro a los circuitos del GPS y su marcapasos?”, se pregunta Kropff.

Del trabajo también participó el neurocientífico canadiense James Carmichael, quien realizó su tesis de maestría bajo la dirección de Kropff en el laboratorio de los Moser.

Fuente: Agencia CyTA-Instituto Leloir