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Nuestro Cerebro

Proemio

¿Cómo es y cómo funciona nuestro cerebro?

El cerebro es, sin duda, el órgano más complejo de nuestro cuerpo y está implicado en todas las funciones y tareas que llevamos a cabo cada día y que nos mantienen vivos. Y es que no solo nos sirve para pensar, razonar o hablar; también para cosas tan básicas como respirar o parpadear, así como para soñar y emocionarnos. Este artículo analiza cómo es y cómo funciona nuestro cerebro.

¿Cómo funciona nuestro cerebro?

A través de los sentidos, el cerebro recibe un flujo enorme de información del mundo que nos rodea, la procesa y hace que cobre significado, organiza y controla el movimiento. Además, entre las funciones del cerebro también están las de regular la temperatura corporal, la circulación sanguínea, la respiración y la digestión.

Un cerebro adulto pesa entre 1.300 y 1.400 gramos. Contiene unos 100.000 millones de neuronas y una cantidad mucho mayor de sinapsis, que permiten la conexión entre neuronas. Cuando tomamos decisiones y experimentamos emociones, en el cerebro se produce una complicada mezcla de procesos químicos y eléctricos.

Partes del cerebro. El cerebro es parte del encéfalo

El encéfalo consta de tres grandes áreas: el propio cerebro, el cerebelo y el tronco cerebral.

Cerebro

La corteza o córtex cerebral es la superficie externa del cerebro y tiene una gran extensión, aproximadamente equivalente a entre una y dos hojas de periódico. Está contenida en el cráneo gracias a numerosos pliegues y hendiduras. Solo un tercio de la corteza está expuesta superficialmente, el resto está oculto en la profundidad de los surcos. De esta forma se aprovecha mucho mejor el espacio que si el córtex fuese liso y permite que diferentes regiones del cerebro se comuniquen más rápida y fácilmente, ya que están más cerca.

La corteza forma parte de lo que se conoce como sustancia gris, que es un componente del tejido cerebral que está mayoritariamente constituido por los cuerpos de las neuronas. Por debajo de la corteza encontramos la sustancia blanca, formada por prolongaciones nerviosas recubiertas de mielina (sustancia aislante que les da el color blanco) que transmiten la información a las diferentes regiones del cerebro (como cables que unen diferentes neuronas para que puedan comunicarse entre ellas).

El cerebro está dividido en dos grandes partes, el hemisferio derecho y el izquierdo, que están conectados entre sí por un conjunto de fibras, que constituyen el cuerpo calloso. Cada uno de los hemisferios cuenta con cuatro lóbulos: frontal, parietal, temporal y occipital. Y cada lóbulo contribuye de manera diferente a las distintas funciones del cerebro.

Por ejemplo, a grandes rasgos:

Además, en la parte más profunda de los hemisferios, encontramos diversos núcleos de cuerpos neuronales con funciones determinadas que también al igual que la corteza, forman parte de la sustancia gris. Algunos de los más importantes son los ganglios basales y el tálamo, que, entre otras cosas, participan en funciones relacionadas con el procesamiento de información sensitiva y motora.

Cerebelo

El cerebelo, ubicado en la parte posterior e inferior del cráneo, tiene un papel clave en el mantenimiento del equilibrio y en la coordinación y precisión de los movimientos.

Tronco cerebral

En la base del cráneo se encuentra el tronco cerebral, que conecta el cerebro con la médula espinal y controla acciones corporales automáticas como el ritmo cardíaco, la tensión arterial y la respiración, así como el movimiento voluntario de los ojos, la lengua y los músculos de la cara, entre otros.

El cerebro forma parte del sistema nervioso central

El sistema nervioso central tiene, además del cerebro, otras partes fundamentales, como la médula espinal, que comunica el cerebro con el resto del organismo, trasladando impulsos nerviosos procedentes de distintas zonas corporales y enviando señales y órdenes desde el cerebro a distintas regiones del cuerpo.

En muchas ocasiones, sin embargo, la médula espinal produce una actuación por sí misma, sin que la información llegue a ser transmitida al cerebro. Es lo que conocemos como reflejos. Por ejemplo, cuando retiramos rápidamente la mano del fuego para no quemarnos, la médula espinal actúa ante esta situación de emergencia, de forma refleja.

La comunicación entre neuronas: ¿qué son las sinapsis?

Las neuronas o células nerviosas son las unidades fundamentales del cerebro y del sistema nervioso. Son las responsables de la recepción de los imputs sensoriales provenientes del mundo exterior, así como de enviar órdenes a distintas partes del cuerpo y de transformar y transmitir las señales eléctricas que lo permiten.

Tienen formas y tamaños distintos, pero todas constan de tres partes elementales: el cuerpo celular o soma, el axón y las dendritas:

La conexión entre las neuronas es fundamental para su propia subsistencia. Necesitan la cooperación con otras neuronas para desarrollar su función y el apoyo de otros tipos de células para conservarse sanas y activas.

Además de neuronas, el tejido nervioso contiene otro tipo de células que forman la llamada neuroglia, cuya función consiste en dar apoyo a las células nerviosas, aportarles los nutrientes necesarios para su correcto funcionamiento y defender al tejido nervioso de virus u otros microorganismos.

Para prevenir su propia muerte, las neuronas, con la ayuda de la neuroglia, se tienen que mantener y remodelar constantemente. Si la limpieza y la reparación celular se ralentiza o se frena por cualquier motivo, la neurona no puede funcionar correctamente y acaba muriendo.

Conocer mejor el funcionamiento del cerebro contribuirá a comprender mejor enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer y otras causas de demencia. 

https://blog.fpmaragall.org/como-es-y-como-funciona-nuestro-cerebro

 

Desarrollo

 

1.

Los secretos del cerebro

Una visión evolutiva de la neurociencia

Comprender el cerebro es uno de los grandes retos de la ciencia y una aspiración fundamental del ser humano. ¿Qué hace a este órgano, de algo más de un kilo de tejido graso, tan especial? La respuesta es clara: en el cerebro es donde se originan nuestros pensamientos y emociones, se genera nuestra conducta y reside nuestra memoria, es decir, donde habita nuestra identidad. El cerebro no es algo que pueda ser reemplazado (como los riñones, el hígado o el corazón), tu cerebro eres tú.

El avance de las neurociencias es espectacular y cada vez sabemos más sobre la organización y funcionamiento del cerebro, pero una cosa es conocer y otra muy diferente comprender, como subraya el profesor Rudolf Nieuwenhuys en la entrevista que acompaña este monográfico. Para comprender cómo se han generado sus miles de millones de neuronas y sus billones de conexiones, cuáles son sus principios de organización funcional, y cómo y por qué es tan diferente en distintos animales, es esencial entender su origen, los mecanismos que guían su construcción, en definitiva, su desarrollo y su evolución. Estos dos procesos no son independientes, sino que están estrechamente relacionados: los cambios evolutivos en el cerebro son resultado de modificaciones que ocurren durante el desarrollo como consecuencia, en muchos casos, de cambios en la expresión de genes maestros que guían su construcción.

Los artículos de este monográfico abordan distintos aspectos del desarrollo y evolución del cerebro, que van desde la reflexión sobre las aportaciones a la neurobiología de la evo-devo (biología evolutiva del desarrollo), la relevancia de los genes arquitectos del cerebro y de otros implicados en lenguaje y plasticidad cerebral, la contribución de ésta a la evolución de nuestra especie y, para terminar, la cognición corpórea y su importancia para comprender la evolución del lenguaje. En definitiva, perspectivas complementarias que nos descubren los secretos del cerebro e iluminan el camino hacia la compresión de la mente.

https://metode.es/revistas-metode/monograficos/los-secretos-del-cerebro.html

 

2.
Los secretos del cerebro
Las nuevas tecnologías arrojan luz sobre el gran misterio por resolver de la biología: el verdadero funcionamiento del cerebro
18 de enero de 2021
 
Las nuevas tecnologías arrojan luz sobre el gran misterio por resolver de la biología: el verdadero funcionamiento del cerebro.

El color del pensamiento
Las diversas regiones del cerebro están conectadas por unos 160.000 kilómetros de fibras (una longitud equivalente a cuatro veces la circunferencia de la Tierra) que constituyen la denominada sustancia blanca. Imágenes como esta, tomada en el Centro de Imágenes Biomédicas Martinos, revelan por primera vez las rutas específicas relacionadas con determinadas funciones cognitivas. Los haces coloreados en rosa y naranja, por ejemplo, transmiten señales de importancia crítica para el lenguaje.
Anatomía de un misterio
Las nuevas tecnologías permiten a los científicos desentrañar la estructura oculta del cerebro. Un detalle en alta resolución de la imagen anterior revela fibras de sustancia blanca dispuestas en una misteriosa estructura reticulada, como los paralelos y meridianos de un mapa.
El brillo de la memoria
Cuando formamos un recuerdo, «hay un cambio físico en el cerebro», dice Don Arnold, de la Universidad del Sur de California. Los puntos rojos y verdes de las ramificaciones de esta neurona de rata muestran los puntos de contacto con otras neuronas. A medida que se forman recuerdos, surgen puntos nuevos y los antiguos se desvanecen.
Jennifer en el cerebro
Investigadores del Caltech y la UCLA utilizan fotografías de personas famosas para estudiar la manera en que el cerebro procesa lo que percibe el ojo. En 2005 encontraron una neurona que se activaba únicamente cuando los participantes de la prueba veían imágenes de Jennifer Anniston. Otra neurona respondía únicamente a fotografías de Halle Berry, aunque llevara la máscara de Catwoman. Los estudios posteriores sugieren que muy pocas neuronas participan en la representación mental de una persona, un lugar o un concepto determinados, lo que convierte al cerebro en un almacén de información enormemente eficiente.
Sin margen de error
La extirpación de tumores cerebrales es un procedimiento de riesgo, ya que el cirujano debe eliminar tanto tejido tumoral como sea posible sin destruir tejido nervioso esencial para funciones tales como el habla, la vista y la memoria, ni el tejido conjuntivo entre las neuronas. David Fortin (en el centro, a la derecha), neurocirujano de la Universidad de Sherbrooke, en Canadá, realiza una intervención quirúrgica utilizando un mapa de alta resolución del cerebro del paciente para evitar complicaciones.
Iluminar el camino
Un equipo de científicos del Janelia Farm Research Campus, un centro de investigación del Instituto Médico Howard Hughes, ha añadido a las neuronas de un pez cebra un gen que provoca una emisión de luz cada vez que la célula envía una señal. Como los peces cebra son transparentes, los científicos pueden observar la «brillante» actividad neuronal de la mayoría de las 100.000 neuronas presentes en el cerebro de estos animales. Los patrones de estos «destellos» ofrecen nueva información sobre cómo el cerebro procesa la información.
Van Wedeen se acaricia la barba entrecana y se inclina hacia el monitor del ordenador, mientras desplaza el puntero por una cascada de archivos. Estamos en una bi­­­blioteca sin ventanas, rodeados de cajas llenas de cartas antiguas, viejos ejemplares de boletines científicos y un anticuado proyector de diapositivas que nadie se ha decidido a tirar. «Me llevará un momento localizar su cerebro», dice.

Wedeen tiene almacenados en un disco duro cientos de cerebros –imágenes en 3D, exquisita­mente detalladas, de cerebros de monos, ratas y humanos, entre ellos el mío–, y me ha ofrecido un recorrido guiado por el interior de mi cabeza.
 
Es mi segunda visita al Centro de Imágenes Biomédicas Martinos, situado en el puerto de Boston. La primera vez, hace unas semanas, me ofrecí al equipo de Wedeen como cobaya para una investigación neurocientífica. En la sala del escáner, me recosté sobre una camilla dura, con la parte posterior de la cabeza apoyada sobre una caja de plástico abierta. Un radiólogo me puso sobre la cara un casco blanco también de plástico, con dos orificios a través de los cuales pude seguir sus movimientos. Me ajustó bien el casco para que las 96 antenas diminutas que contenía estuvieran cerca de mi cerebro y pudieran captar las ondas de radio que estaba a punto de emitir. Mientras la camilla se deslizaba hacia las fauces cilíndricas del escáner, pensé en El hombre de la máscara de hierro.
 
Los imanes a mi alrededor empezaron a zumbar y a emitir pitidos. Durante una hora permanecí inmóvil y con los ojos cerrados, tratando de pensar en cosas que me ayudaran a mantener la calma. No fue fácil. Para lograr la mayor resolución posible, Wedeen y su equipo habían diseñado el aparato con muy poco espacio interior, apenas suficiente para albergar a una persona de mi tamaño. Para no sumirme en el pánico, mantuve la respiración regular e intenté transportarme mentalmente a lugares que guardaba en la memoria. Por ejemplo, me acordé de una vez que había llevado a mi hija de nueve años a la escuela sorteando montones de nieve después de una tormenta.
 
Mientras estaba ahí tumbado, reflexioné sobre el hecho de que todos esos pensamientos y emociones eran el producto del trozo de carne de casi un kilo y medio que estaba siendo objeto del estudio: mis miedos, transmitidos por impulsos eléctricos que convergían en un pedazo de tejido en forma de almendra llamado amígdala, y la reacción para aquietarlos, activada y dirigida desde regiones de la corteza frontal. Y el recuerdo del paseo con mi hija, coordinado por una estructura llamada hipocampo, un montón de neuronas en forma de caballito de mar, que había reactivado una vasta red de conexiones a través de mi cerebro, tendida por primera vez cuando caminé entre la nieve y almacené aquel momento en la memoria.
Me estaba sometiendo a ese estudio como parte del reportaje que estaba realizando por todo Estados Unidos para documentar una de las grandes revoluciones científicas de nuestro tiempo: los asombrosos avances en la comprensión del funcionamiento del cerebro humano. Algunos neurocientíficos estudian la delicada y sofisticada estructura de las células nerviosas, o neuronas. Otros se ocupan de cartografiar la bioquímica del cerebro, para determinar de qué manera nuestros miles de millones de neuronas producen y emplean miles de proteínas diferentes. Y otros, como Wedeen, crean representaciones increíblemente detalladas del «cableado» cerebral, esa red de unos 160.000 kilómetros de fibras nerviosas que constituyen la sustancia blanca y que conecta los diversos componentes del cerebro, dando origen a todo lo que pensamos, sentimos y percibimos. El Gobierno de Estados Unidos respalda esta investigación a través de la iniciativa BRAIN (siglas en inglés de «investigación del cerebro mediante neurotecnologías innovadoras y avanzadas»). La primavera pasada, el presidente Obama anunció que este proyecto a gran escala tiene como objetivo acelerar la confección de mapas del sistema de circuitos neuronales, «ofreciendo así a los científicos los instrumentos que necesitan para componer una imagen dinámica del cerebro en acción». En Europa existe un esfuerzo similar financiado por la Comisión Europea llamado Proyecto Cerebro Humano (HBP), en el que participan 15 países, entre ellos España.
Al observar el cerebro en acción, los neurocientíficos pueden ver también sus defectos; de hecho, empiezan a identificar diferencias entre la estructura de un cerebro corriente y el de otro aquejado por trastornos como la esquizofrenia, el autismo o la enfermedad de Alzheimer. A medida que avancen en la confección de mapas cada vez más detallados del cerebro, es posible que puedan diagnosticar trastornos por sus manifestaciones anatómicas y quizás incluso lleguen a comprender su génesis.
En mi segunda visita al laboratorio, Wedeen localiza finalmente la imagen de mi sesión en el escáner. Mi cerebro aparece en el monitor. La técnica que utiliza, la resonancia magnética por difusión, interpreta las señales de radio emitidas por la sustancia blanca y produce un atlas de alta resolución de esa «internet» neurológica. El escáner traza el mapa de los haces de fibras nerviosas que forman cientos de miles de rutas para transportar la información de una parte a otra del cerebro. En el ordenador se aplica a cada ruta un color, de tal manera que mi cerebro parece una explosión de pelos multicolores.
Wedeen presta especial atención a determinadas rutas y me enseña, por ejemplo, algunos de los circuitos importantes para el lenguaje y otros tipos de actividad mental. Después borra temporalmente la mayoría de las rutas de mi cerebro, para que pueda apreciar con más facilidad la organización de las restantes. A medida que amplía la imagen, algo sorprendente cobra forma ante mis ojos. Pese a la increíble complejidad de los circuitos, todos ellos se entrecruzan en ángulo recto, como las líneas en una hoja de papel cuadriculado.
«Todo son cuadrículas», dice Wedeen.
Una nueva manera de observar el cerebro
Cuando en 2012 sacó a la luz la estructura reticulada del cerebro, algunos científicos reaccionaron con escepticismo, preguntándose si no habría descubierto solo una parte de una anato­mía mucho más enmarañada. Pero hoy Wedeen está más convencido que nunca de que se trata de una característica relevante. Mire donde mire –en cerebros humanos, de monos o de ratas–, encuentra la cuadrícula. Me indica que los sistemas nerviosos primigenios, en los gusanos del cámbrico, eran simples cuadrículas: apenas un par de cordones nerviosos tendidos de la cabeza a la cola, con conexiones entre ellos semejantes a los peldaños de una escalera de mano. En el linaje de nuestra especie los nervios del encéfalo aumentaron exponencialmente de número hasta contarse por miles de millones, pero conservaron la estructura cuadriculada. Es posible que nuestros pensamientos discurran como tranvías sobre los raíles de la sustancia blanca, conforme los impulsos nerviosos viajan de una región del cerebro a otra.

«Es absolutamente improbable que no haya algún principio básico detrás de todo esto –dice Wedeen, con la mirada fija en la imagen de mi cerebro–. Pero aún no estamos en condiciones de apreciarlo».
Los científicos están averiguando tantas cosas últimamente acerca del cerebro que a veces se nos olvida que durante buena parte de la historia no supimos cómo funcionaba, ni tan si­­quiera qué era. En la Antigüedad, los médicos creían que el cerebro estaba compuesto de «flema». Aristóteles lo consideraba una especie de refrigerador, capaz de contrarrestar el calor del corazón. Desde entonces hasta el Renacimiento los anatomistas declaraban con gran convicción que nuestras percepciones, emociones, razonamientos y acciones eran el resultado de «espíritus animales», vapores misteriosos e intangibles que se arremolinaban en las cavidades de nuestras cabezas y viajaban por nuestro cuerpo.
La revolución científica del siglo XVII empezó a cambiarlo todo. El médico británico Thomas Willis reconoció que esos tejidos cerebrales de consistencia semejante a la cuajada eran la sede de nuestro mundo mental. Para estudiar su funcionamiento, diseccionó cerebros de ovejas, de perros y de pacientes fallecidos, y produjo así los primeros diagramas exactos del órgano.
Tuvo que pasar otro siglo para que los investigadores comprendieran que el cerebro es un órgano eléctrico. En lugar de espíritus animales, son impulsos eléctricos los que recorren el siste­ma nervioso. Aun así, los científicos del siglo XIX sabían muy poco acerca de las rutas seguidas por esos impulsos. El médico italiano Camillo Golgi sostenía que el cerebro era una red de conexiones sin interrupciones. Basándose en la investigación de Golgi, el científico español Santiago Ramón y Cajal aplicó nuevos métodos de tinción de las neuronas para observar sus enmarañadas ramificaciones y descubrió lo que Golgi no había podido discernir: que cada neurona es una célula distinta, separada de todas las demás. Las neuronas envían señales a través de unas prolongaciones llamadas axones, y las reciben a través de las prolongaciones receptoras, denominadas dendritas. Entre el extremo de los axones y el de las dendritas hay un pequeño espacio: la hendidura sináptica. Posteriormente los científicos descubrirían que los axones vierten un cóctel de sustancias químicas en dicho espacio para desencadenar una señal en la neurona vecina.
El neurocientífico Jeff Lichtman, actual titular de la cátedra Ramón y Cajal de la Universidad Harvard, continúa el proyecto del científico español en el siglo XXI. En lugar de dibujar las neuronas manualmente a tinta y plumilla, él y su equipo están creando minuciosas imágenes tridimensionales de las neuronas, que permiten apreciar cada abultamiento y cada ramificación. Desentrañando los pequeños detalles de la es­­tructura de las células nerviosas, es posible que por fin se hallen respuestas a algunas de las preguntas más básicas acerca de la naturaleza del cerebro. Cada neurona tiene un promedio de 10.000 sinapsis (conexiones con otras neuronas). ¿Siguen algún orden esas conexiones, o son pu­­ramente aleatorias? ¿Se producen esas conexiones preferentemente con algún tipo específico de neuronas?
Para producir las imágenes, Lichtman y sus colegas cortan secciones de cerebro de ratón con la versión neuroanatómica de una máquina de cortar fiambre. Las finísimas capas de tejido resultantes tienen la milésima parte del grosor de un cabello humano. Después, con un microscopio electrónico, los investigadores fotografían cada sección transversal, y con el ordenador combinan las imágenes apilándolas una encima de otra. De este modo, poco a poco va cobrando forma una imagen tridimensional que los científicos pueden explorar.
«Todo queda a la vista», asegura Lichtman.
¿Cómo está organizado el caos del cerebro?
El único problema es la enormidad de ese «to­do». Hasta el momento, el mayor volumen de un cerebro de ratón que el equipo de Lichtman ha conseguido reproducir es más o menos del tamaño de un grano de sal. Los datos de ese minúsculo volumen suman 100 terabytes, una cantidad de información equivalente a la de 25.000 películas almacenadas en alta definición.
Una vez que se ha reunido toda esa información empieza el trabajo verdaderamente difícil: buscar las reglas que organizan el aparente caos del cerebro. Recientemente el investigador posdoctoral del equipo de Lichtman Narayanan Kasthuri emprendió la tarea de analizar hasta el último detalle de un trozo cilíndrico de cerebro de ratón de apenas 1.000 micrómetros cúbicos (la cienmilésima parte del volumen de un grano de sal). Escogió la región que rodeaba un pequeño segmento de un solo axón, para identificar todas las neuronas que pasaban por allí.
Ese minúsculo trozo de cerebro resultó ser como un tonel lleno de serpientes. Kasthuri encontró un millar de axones y unas 80 dendritas, cada una ramificada en unas 600 conexiones con otras neuronas dentro del cilindro. «Es una señal de alerta. Ahora sabemos que los cerebros son mucho más complicados de lo que creemos», advierte Lichtman.
Complicados, pero no desordenados. Lichtman y Kasthuri descubrieron que cada neurona establece casi todas sus conexiones con una sola neurona, y evita escrupulosamente conectarse con casi todas las otras células apiñadas a su alrededor. «Parece importarles mucho con quién se relacionan», afirma Lichtman.
El neurocientífico no puede saber todavía si esa minuciosa disposición es una regla general o una característica propia de la diminuta región de cerebro de ratón analizada. Incluso con mejor tecnología, su equipo necesitará dos años más para completar el estudio de los 70 millones de neuronas del cerebro de un ratón. Le pregunto por la exploración de un cerebro humano completo, que contiene mil veces más neuronas que el de un ratón.
«Ni siquiera me lo planteo –dice, con una carcajada–. Es demasiado abrumador.»
El retrato tridimensional del cerebro que prepara Lichtman será muy revelador, pero aun así no será más que una simple escultura exquisitamente detallada. Las neuronas representadas son modelos huecos, mientras que las neuronas auténticas están llenas a rebosar de ADN vivo, proteínas y otras moléculas. Cada tipo de neurona emplea un conjunto específico de genes para construir la maquinaria molecular que necesita para realizar su función. Por ejemplo, las neuronas sensibles a la luz que tenemos en los ojos producen proteínas capaces de captar los fotones, y las situadas en una región llamada sustancia negra producen dopamina, un neurotransmisor crucial para el mecanismo de la re­­compensa. La geografía de las proteínas y otras sustancias químicas es esencial para comprender el funcionamiento del cerebro y las razones por las que a veces no funciona bien. En la enfermedad de Parkinson, las neuronas de la sustancia negra producen menos dopamina de lo normal. En la enfermedad de Alzheimer hay marañas de proteínas dispersas por todo el cerebro, aunque no se conoce con certeza la relación entre esas marañas y la devastadora demencia que caracteriza la enfermedad.
El Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro, situado en Seattle, ha producido un mapa de la maquinaria molecular del cerebro denominado Atlas Allen del Cerebro. Allí los científicos trabajan con cerebros de personas recién fallecidas, donados por sus familiares. En primer lugar, los escanean con aparatos de resonancia magnética de alta resolución y después, utilizando sus imágenes tridimensionales como referencia, los cortan en secciones de grosor microscópico, que a continuación montan sobre un portaobjetos. Finalmente impregnan las secciones con diferentes sustancias químicas que revelan la presencia de genes activos situados en las neuronas.
Hasta el momento los investigadores han es­­tudiado seis cerebros humanos y han cartografiado la actividad de 20.000 genes codificadores de proteínas en 700 localizaciones de cada cerebro. Se trata de una cantidad impresionante de datos, que los científicos solo han empezado a interpretar. Se calcula que el 84% del total de los genes presentes en nuestro ADN se activan en algún lugar del cerebro adulto. (Un órgano más sencillo como puede ser el corazón o el pán­creas requiere una cantidad muy inferior de genes para funcionar.) En cada una de las 700 localizaciones estudiadas, las neuronas activan un grupo diferente de genes. En un estudio preliminar de dos regiones del cerebro, los científicos compararon un millar de genes de los que ya se conocía su importancia para la función neuronal. De una persona a otra, las áreas del cerebro donde los diferentes grupos de genes estaban activos eran prácticamente las mismas. Se diría que el cerebro tiene un paisaje genético enormemente definido y preciso, en el que ciertas combinaciones de genes desempeñan deter­minadas tareas en diferentes localizaciones.
Cabe la posibilidad de que el secreto de muchas enfermedades neurológicas se esconda en ese paisaje, por la activación o la desactivación anómala de determinados genes.
Toda la información del Atlas Allen del Cerebro está disponible en Internet, donde otros científicos pueden analizar los datos utilizando programas hechos a medida. Y ya están haciendo descubrimientos. Un equipo brasileño, por ejemplo, ha usado los datos para estudiar un trastorno devastador llamado enfermedad de Fahr, que se caracteriza por formar calcificaciones en el interior del cerebro y que produce demencia. Ya se había observado una relación entre algunos casos de esta afección y una mutación del gen SLC20A2. En el atlas del cerebro humano los científicos comprobaron que este gen está activado sobre todo en las regiones afectadas por la enfermedad.
De todas las formas novedosas de visualizar el cerebro, quizá la más notable sea la inventada por el equipo de Karl Deisseroth, neurocientífico y psiquiatra de la Universidad Stanford. Para ver el cerebro, primero lo hacen desaparecer.
Cuando visité el laboratorio de Deisseroth, Jenelle Wallace, una estudiante, me llevó hasta una repisa donde había media docena de frascos. Levantó uno de ellos y me indicó en el fondo un cerebro de ratón, del tamaño de una uva. En realidad no ví el cerebro, sino a través de él, ya que era transparente como una canica de vidrio.

No hace falta decir que todo cerebro normal, humano o de ratón, es opaco, porque sus células están envueltas en grasa y otros compuestos que impiden el paso de la luz. Por esa razón Ramón y Cajal tuvo que teñir las neuronas para verlas, y el grupo de Lichtman y los científicos del Instituto Allen tienen que cortar los cerebros en secciones finísimas para acceder a su interior. La ventaja de un cerebro transparente es que permite observar sus mecanismos con el órgano todavía intacto. En colaboración con el investigador posdoctoral Kwanghun Chung, Deisseroth ha desarrollado una receta para reemplazar los compuestos opacos del cerebro por moléculas transparentes. Tras volver transparente un cerebro de ratón con su método, pueden inyectarle marcadores químicos fluorescentes que se fijan solo a determinadas proteínas o siguen una ruta específica que conecta diferentes neuronas en regiones distantes del cerebro. Los científicos pueden luego lavar esos marcadores y añadir otros para revelar la localización y la estructura de un tipo diferente de neurona, desenmarañando de ese modo los circuitos neuronales, uno a uno. «No es necesario desmontarlo para ver el cableado», afirma Deisseroth.
No es fácil que los neurocientíficos se asombren por algo, pero el método de Deisseroth, denominado CLARITY, los ha dejado boquiabiertos. «Es bastante impresionante», comenta Christof Koch, director científico del Instituto Allen. Para Wedeen, la investigación de Deisseroth es «espectacular, diferente de todo lo que se ha hecho en este campo».
Debido a nuestro pasado evolutivo común, esclarecer el funcionamiento del cerebro de un ratón puede ofrecer mucha información acerca del funcionamiento del cerebro humano. Pero el objetivo final de Deisseroth es lograr la misma transformación con un cerebro humano, es decir, volverlo transparente, una tarea mucho más complicada, entre otras cosas porque es 3.000 veces más grande que el de ratón.
Una imagen CLARITY que mostrara la localización de un solo tipo de proteína en un único cerebro humano produciría una cantidad colosal de información: unos dos petabytes, el equivalente a varios cientos de miles de películas en alta definición. Deisseroth espera que CLARITY pueda algún día revelar las características ocultas de trastornos como el autismo o la depresión. Pero sabe que falta mucho para eso.

«Es tanto lo que todavía queda por hacer antes de desarrollar tratamientos, que normalmente le digo a la gente que ni siquiera lo piense todavía –comenta–. Por ahora, no es más que un viaje de descubrimiento.»
Por muy revelador que pueda ser un cerebro transparente, siempre será un órgano muerto. Los científicos necesitan otros instrumentos pa­­ra explorar cerebros vivos. Utilizando una programación diferente, las técnicas que Wedeen emplea para estudiar la sustancia blanca pueden registrar el cerebro en acción. La resonancia magnética funcional (RMf) permite observar las regiones del cerebro que participan en una tarea mental determinada. A lo largo de las dos últimas décadas, la RMf ha revelado redes implicadas en todo tipo de procesos mentales, desde el recono­cimiento de caras hasta el acto de beber un café o la rememoración de un suceso traumático.
Es fácil dejarse deslumbrar por las imágenes de RMf, pero es importante recordar que en realidad se trata de representaciones bastante burdas. Los aparatos más potentes solo pueden registrar la actividad en una escala de un milímetro cúbico, un volumen de tejido equivalente al de una semilla de sésamo. En ese espacio, son cientos de miles las neuronas que se están activando e intercambiando señales de manera sincronizada. El modo en que esas señales dan origen a los patrones más amplios observados a través de la RMf continúa siendo un misterio.

«Hay muchas dudas sobre la corteza, incluso algunas ridículamente simples, que no podemos despejar», confiesa Clay Reid. En 2012 Reid se trasladó a Seattle para unirse al Instituto Allen con la esperanza de despejar algunas de esas dudas mediante una serie de experimentos que él y sus colegas llaman MindScope. Su objetivo es entender los mecanismos por los que un grupo de neuronas lleva a cabo una tarea compleja.

La función que el equipo de Reid ha decidido descifrar es la vista, un sentido que los científicos llevan decenios estudiando pero que solo han podido descifrar fragmentariamente. Un ejemplo de un antiguo experimento era colocar un electrodo en la región del cerebro de un ratón relacionada con la percepción visual y observar las neuronas que se activaban cuando el animal veía una imagen en particular.
Ese enfoque ha permitido a los científicos cartografiar las regiones de la corteza visual especializadas en diferentes tareas, como detectar los bordes de un objeto o percibir la luminosidad. Pero nunca han conseguido ver todas esas regiones trabajando a la vez, y descubrir así cómo hace el millón de neuronas de un ratón presentes en las regiones del cerebro relacionadas con la vis­ión para organizar instantáneamente la información en la imagen de un gato.

Reid y sus colaboradores están tratando de resolver ese problema mediante la manipulación genética de ratones, para que sus neuronas relacionadas con la visión liberen destellos de luz cuando se activan. Los destellos registran la actividad neuronal cuando el ratón ve un objeto determinado, ya sea un gato o un apetitoso trozo de queso. A partir de ahí, los científicos pueden compilar los datos y crear con ellos enormes modelos matemáticos de la visión. Si los modelos son exactos, los investigadores serán literalmente capaces de leer la mente de un ratón.

«Nuestro objetivo es reconstruir lo que ve el ratón –afirma Reid–. Y creo que podemos conseguirlo».
La investigación de Reid sobre la visión de los ratones es un paso más hacia el objetivo último de la neurociencia: obtener un panorama completo del funcionamiento del complicadísimo sentido de la visión, lo que los científicos con los que hablé llaman «una teoría del cerebro». Falta mucho para alcanzar una meta tan ambi­ciosa, y los pasos que se han dado prácticamente no han cambiado aún los tratamientos que los médicos ofrecen a los pacientes. Pero hay una línea de investigación (las interfaces cerebro-máquina) donde el estudio del cerebro ya ha empezado a cambiar la vida de muchas personas.

A los 43 años, Cathy Hutchinson sufrió un accidente cerebrovascular que la paralizó y la dejó sin habla. Desde su cama del Hospital General de Massachusetts, se fue dando cuenta poco a poco de que sus médicos no sabían si estaba consciente o en estado de muerte cerebral. Cuando su hermana le preguntó si la oía y le entendía, ella logró responder moviendo los ojos.
«Fue un gran alivio –me cuenta Cathy 17 años después–, porque todos hablaban de mí como si estuviera a punto de morir».
Un gélido día de invierno me recibe en su casa del este de Massachusetts, sentada en su silla de ruedas. Su cuerpo sigue paralizado casi por completo y no ha recuperado el habla, pero se comunica mirando las letras que hay en la pantalla de un ordenador acoplado a su silla de ruedas: una cámara sigue el movimiento de un diminuto disco de metal instalado en el centro de sus gafas e interpreta qué letras está mirando, lo que permite deletrear palabras.

Hay una parte del cerebro denominada corteza motora donde generamos las órdenes para mover los músculos. Desde hace más de un siglo sabemos que cada parte de la corteza corresponde a un área determinada del cuerpo. Cuando una persona se queda paralítica, como Cathy, es frecuente que su corteza motora esté intacta, pero haya perdido la posibilidad de comunicarse con el resto del cuerpo, porque las conexiones se han destruido. John Donoghue, neurocientífico de la Universidad Brown, quería encontrar la manera de ayudar a gente con parálisis utilizando las señales de su propia corteza motora. Tenía la esperanza de que algún día pudieran pulsar las teclas de un ordenador o accionar una máquina solo con el pensamiento. Dedicó años al desarrollo de un implante y lo probó en monos. Después pudieron empezar a probarlo en seres humanos.
Uno de ellos fue Cathy Hutchinson. En 2005, cirujanos del Hospital de Rhode Island le practicaron un orificio de más de 2,50 centímetros en el cráneo y le implantaron el sensor del dispositivo de Donoghue. El sensor, más o menos de medio centímetro de diámetro, contenía un centenar de agujas diminutas, que, al presionar la corteza motora de la paciente, registraban las señales de las neuronas cercanas. Un juego de cables conectado al dispositivo pasaba por el orificio del cráneo y llegaba hasta un conector de metal situado sobre el cuero cabelludo.

Cuando la herida quirúrgica hubo cicatrizado, los investigadores de la Universidad Brown conectaron un cable al implante de Cathy que transmitía las señales de su cerebro a una serie de ordenadores montados en un carrito que llevaron a su habitación. Como primer paso, los científicos enseñaron a los ordenadores a reconocer las señales de la corteza motora de la paciente y a utilizarlas para mover un puntero por una pantalla. Cathy lo logró en el primer intento, porque los ordenadores ya sabían traducir en movimientos los patrones de actividad cerebral. Dos años después conectaron un brazo robótico a los ordenadores y perfeccionaron el programa que interpretaba las señales cerebrales para que ella pudiera mover el brazo hacia delante y hacia atrás, arriba y abajo, además de abrir los dedos robóticos y cerrarlos.

Después de unas pocas sesiones, Cathy, el ordenador y el brazo robótico ya trabajaban en equipo. «Me resultó muy natural», me comenta. Tan natural, que un día tendió el brazo robótico hacia una taza de café con leche y canela, la cogió y se la llevó a los labios para beber.
«La sonrisa de Cathy cuando dejó la taza en la mesa… es impagable», dice Donoghue.

Hoy Donoghue y otros científicos siguen trabajando a partir de ese éxito con la intención de crear interfaces cerebro-máquina potentes, seguras y fáciles de usar. En la Universidad Duke, Miguel Nicolelis experimenta con exoesqueletos que se acoplan al cuerpo para que las señales del cerebro controlen sus extremidades. Ya ha conseguido que unos monos controlen exoesqueletos de cuerpo entero. Si todo sale bien, un parapléjico equipado con una versión más sencilla del dispositivo hará el saque inicial en el partido inaugural del Mundial de Fútbol de 2014 en Brasil, país natal de Nicolelis.

«Con el tiempo, los implantes cerebrales serán tan corrientes como los marcapasos –afirma el investigador–. No tengo la menor duda.»
Cuando se trata del cerebro, predecir el futuro es muy complicado. Algunos avances del pasado inspiraron expectativas que en muchos casos no han llegado a realizarse. «No podemos distinguir un cerebro esquizofrénico de uno autista o uno normal», reconoce Christof Koch. Pero, en su opinión, la investigación actual está llevando a la neurociencia hacia una fase totalmente nueva. «Creo que ya podemos empezar a unir las piezas del rompecabezas.»
https://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/grandes-secretos-cerebro_8039
 

 

3.
Conocer el cerebro para mejorar nuestra forma de aprender
11 | 02 | 2020
 
Está demostrado que las emociones son fundamentales para aprender. ¿Por qué no se suelen incluir en la enseñanza estándar?
 
David Bueno es director de la Cátedra de Neuroeducación en la Universidad de Barcelona, que reúne a varios profesionales del área de datos para cerrar la brecha entre neurociencia y educación. Su objetivo es conocer el cerebro para mejorar nuestra forma de aprender.
Para ello, quieren recopilar los datos que tenemos sobre el cerebro humano y utilizarlos para optimizar y mejorar las capacidades de los niños a través de los propios mecanismos de aprendizaje del cerebro.
Como David cuenta, el cerebro humano es un órgano que ha sufrido un largo proceso de evolución, aprendiendo del entorno y adaptándose a los cambios. Ese propio proceso de evolución, innato en el cerebro, se puede aprovechar para aprender nuevo conocimiento.
El trabajo de David también sugiere que conociendo qué áreas del cerebro maduran en cada etapa, los alumnos pueden beneficiarse de una mejor enseñanza. Está demostrado que las emociones son fundamentales para aprender. ¿Por qué no se suelen incluir en la enseñanza estándar? De acuerdo con la genética del aprendizaje, los genes influyen en nuestra capacidad mental. Si tuviéramos en cuenta esas diferencias, el sistema de enseñanza sería distinto a como es hoy, sería personalizado y más útil para todos los alumnos.
¿Cuál debería ser el principal propósito de la enseñanza? Según la cátedra de Neuroeducación que David dirige, debería ser “educar con dignidad”. Como el mismo explica “Se refiere a los problemas profesionales, a los problemas sociales, al respeto por las diferencias, a darle a todo el mundo las mejores oportunidades posibles para aprender y conocerse a sí mismos”.
La idea de la educación con dignidad comprende algunos principios como el entendimiento del origen de las diferencias biológicas y la manera en la que el cerebro aprende, ofrecer a los distintos alumnos las mejores oportunidades para desarrollarse cognitivamente y mejorar esas capacidades de manera ética.
Sin embargo, como David plantea, debemos tener en cuenta los límites éticos a la hora de monitorizar la actividad de los alumnos durante el proceso de aprendizaje. Se trata de un asunto muy importante que se debe abordar desde la perspectiva de la neurociencia aplicada al aprendizaje.
A continuación, puedes ver la conferencia completa de David en la reunión del Future Trends Forum sobre Neurociencia:
https://www.fundacionbankinter.org/noticias/conocer-el-cerebro-para-mejorar-nuestra-forma-de-aprender/?_adin=02021864894

 

4.
Conociendo nuestra química cerebral
Estas son las hormonas usadas por tu cuerpo y que generan sensación de bienestar.
17 mayo, 2022
 
Hoy en día se habla de la felicidad con mucha frecuencia. ¿Cómo lograrla? ¿Cómo mantenerla? Y es que, sin duda, es uno de nuestros más grandes anhelos, alcanzar la felicidad.
Pero pensar en ella y hablar de ella no nos ayuda a cambiar algo en nuestras vidas como para sentirla. Cuando no te sientes feliz y satisfecho contigo mismo/a, cuando te sientas triste, o estresado/a, o incluso ansioso/a, es porque, entre otras cosas, tienes bajos los niveles de algunas hormonas cerebrales.
¿Sabes que tu cerebro tiene un grupo de hormonas que puedes estimular muy fácilmente para ser más feliz?
Las hormonas clave en nuestro bienestar
Hay varias formas de estimular la secreción de estas hormonas, por ejemplo, comer comida picante, ver películas tristes, consumir alimentos con triptófano (legumbres, o chocolate alto en cacao), trazarte metas y objetivos e ir tras ellos, establecer vínculos saludables y duraderos con otros.
Estas hormonas son la dopamina, la serotonina, la oxitocina y endorfinas, el “cuarteto de la felicidad”, ya que estimulan tu cerebro naturalmente, sin necesidad de fármacos o sustancias dañinas.
Loretta G. Breuning, investigadora y autora del libro Habits of a happy brain, explica que "cuando tu cerebro emite uno de estos químicos cerebrales, te sientes bien".
A continuación, encontrarás la función de cada una de estas hormonas, y las actividades que puedes implementar en tu rutina diaria para que tu cerebro las produzca en mayor cantidad, y así se llene de ellas.
1. Dopamina
La dopamina está relacionada con la experiencia del placer y nos orienta hacia la consecución de metas vinculadas a nuestros deseos. Para estimular su producción, sigue estas pautas. 2. Oxitocina
Nos ayuda a reducir el estrés y aumenta la libido y se relaciona con la intimidad, y los lazos afectivos y emocionales que establecemos. Estos son algunos consejos para potenciar su producción: 3. Serotonina
Regula el estado de ánimo y se relaciona con la autoestima, la autoconfianza, aumentando cuando nos sentimos importantes. Para hacer que tu cuerpo la genere en grandes cantidades, sigue estas pautas: 4. Endorfinas
Son consideradas la morfina del cuerpo, un analgésico natural, nos ayuda a reducir el dolor, el estrés y el miedo. Si te interesa estimular su producción, haz lo siguiente: Ciertos alimentos también ayudan a su producción
Otra forma de producir estas hormonas de forma natural es mediante la ingesta de algunos alimentos que te ayudarán a liberar estas hormonas.
El placer que sentimos cuando comemos no es solo físico, sino también es químico, nuestro cuerpo intensifica esa sensación gracias a la producción de estas hormonas.
 
A continuación encontrarás cómo estimular estas hormonas de la felicidad a través de la alimentación. Los mejores alimentos para conseguir este objetivo son:
1. Dopamina
Las legumbres aportan muchos aminoácidos que ayudan en la actividad cerebral y al equilibrio interno.
Los plátanos contienen vitamina B6 y magnesio, que ayudan a fabricar dopamina y otros neurotransmisores.
El pescado produce tirosina, lo que más adelante se convierte en dopamina.
2. Serotonina
Las legumbres son especialmente importantes con la producción de esta hormona. Los garbanzos, por ejemplo, intervienen directamente en nuestro cuerpo produciendo serotonina, un antidepresivo natural que ayuda a combatir los altibajos emocionales tan impredecibles hoy en día.
3. Oxitocina
Tomar un poco de chocolate es beneficioso, ya que contiene tirosina, una sustancia que ayuda a producir oxitocina y dopaminas. Pero ojo, estamos hablando de chocolate negro, debemos asegurarnos que tenga un porcentaje alto en cacao, a partir de un 70% es lo ideal (hay muchos chocolates que son más leche y azúcar que otra cosa).
4. Endorfinas
Los dulces sanos, por ejemplo las frutas en general, que son ricas en azúcares (y recuerda que el chocolate negro también), contribuyen a generar esta sensación de bienestar.
La vitamina C y B, la piña, los cereales o el pimiento, por ejemplo, son alimentos óptimos para incluir en nuestra alimentación, porque producen cobalamina y ácido fólico, dos componentes que intervienen en la producción de endorfinas.
Comer alimentos un poco picantes también ayudará a la producción de endorfinas, pero de nuevo debemos ir con cautela, ya que los picantes fuertes pueden ser muy perjudiciales para nuestro organismo.
Otros alimentos ayudan a producir neurotransmisores y/u hormonas de la felicidad https://psicologiaymente.com/neurociencias/conociendo-nuestra-quimica-cerebral

 
5.
Ocho grandes avances en neurociencia
Año tras año, el ritmo de los descubrimientos de la neurociencia es emocionante e implacable. Desde minicerebros cultivados en laboratorio hasta una neuroprótesis que convierte pensamientos en oraciones, te desvelamos ocho de sus últimos avances.
5 de mayo de 2022
 
La neurociencia es una ciencia multidisciplinar que se ocupa del estudio de la estructura y función del sistema nervioso. Abarca desde la biología celular y molecular, la fisiología, la anatomía y la farmacología, así como la neurociencia computacional, conductual y cognitiva. Revisamos las innovaciones y avances que se están produciendo o se han producido en este campo en los últimos tiempos.
 
1. Tratamiento de la depresión severa con estimulación cerebral profunda adaptativa
Un equipo de investigación de la Universidad de California, en San Francisco, ha desarrollado con éxito un método que utiliza la estimulación cerebral profunda (DBS) para tratar de forma adaptativa los síntomas depresivos solo cuando aparecen. La estimulación cerebral profunda consiste en implantar electrodos dentro del cerebro para suministrar corrientes eléctricas y alterar la actividad cerebral.
Estudios previos han tenido un éxito limitado en el tratamiento de la depresión con DBS, porque los dispositivos solo podían proporcionar estimulación eléctrica constante en un área del cerebro. Sin embargo, la depresión puede afectar varias zonas y las señales neuronales de ésta pueden aumentar y disminuir de manera impredecible.
Con el objetivo de crear esencialmente un marcapasos para el cerebro, los científicos decodificaron un nuevo biomarcador neural. Este patrón específico de actividad cerebral predice efectivamente la aparición de los síntomas. Con este conocimiento, el equipo personalizó una nueva tecnología DBS que solo se activa cuando y donde reconoce ese patrón.
Este método personalizado se probó con un paciente que sufría de depresión severa y lo aprobó con creces. Casi de inmediato, los síntomas se aliviaron, y esto siguió siendo así a largo plazo
En su primera prueba, este método personalizado se probó con un paciente que sufría de depresión severa y lo aprobó con creces. Casi de inmediato, los síntomas se aliviaron, y esto siguió siendo así a largo plazo.
En la era Covid, donde la ansiedad y los problemas de salud mental se están volviendo comunes, este enfoque de la neurociencia podría resultar una terapia invaluable sin medicamentos para cientos de millones de personas.
2. Más allá de la audición humana
Al igual que las ondas de luz, los humanos solo pueden percibir un espectro relativamente pequeño de las ondas de sonido que viajan a nuestro alrededor. Por lo general, solo podemos captar frecuencias entre 20 Hz y 20,000 Hz, más allá de esto se considera ultrasónico. Este es el rango de frecuencia en el que operan animales como los murciélagos, y también lo que se utiliza en las exploraciones médicas de ultrasonido.
Científicos de la Universidad de Aalto han sido pioneros en un nuevo método que usa tecnología sofisticada y ha dado lugar a un dispositivo que, básicamente, brinda a los humanos una audición a nivel de murciélago. Esto incluye no solo la capacidad de escuchar frecuencias mucho más allá de los 20 000 Hz, sino también de discernir la dirección y la distancia de las fuentes de sonido.
Funciona grabando ultrasonido a través de un conjunto de micrófonos esféricos, y utiliza una computadora para traducir el tono a frecuencias audibles
Funciona grabando ultrasonido a través de un conjunto de micrófonos esféricos, y utiliza una computadora para traducir el tono a frecuencias audibles. Luego, reproduce las ondas de sonido convertidas a través de auriculares en tiempo real. Ser capaz de percibir sonidos normalmente inaudibles podría tener valiosas aplicaciones industriales, por ejemplo, poder escuchar y localizar fugas de gas que, de otro modo, serían silenciosas.
3. Inteligencia Artificial que huele igual que lo hacen los humanos
Aunque la neurociencia es un dominio de la ciencia relativamente joven y de rápido crecimiento, la inteligencia artificial (IA) es mucho más nueva y está creciendo más rápido. Investigadores del MIT han revelado el potencial de combinar estos dos campos de la ciencia.
Usando el aprendizaje automático, descubrieron que las redes neuronales artificiales pueden autoaprender a oler en solo unos minutos, imitando los circuitos olfativos en los cerebros de los mamíferos. Esto resulta sorprendente, porque el algoritmo puesto a trabajar no tenía conocimiento de los millones de años de evolución necesarios para desarrollar biológicamente el olfato.
Sin embargo, la red neuronal artificial reprodujo esta actividad biológica tan fielmente, que reveló que la red olfativa del cerebro está matemáticamente optimizada para su función.
La IA nos enseña los secretos internos de la evolución biológica. El sentido del olfato es el punto de partida
Esta imitación precisa de la estructura natural de los circuitos en el cerebro por parte del aprendizaje automático independiente puede presagiar una nueva era en la neurociencia, en la que la IA nos enseña los secretos internos de la evolución biológica. El sentido del olfato es el punto de partida, pero quién sabe a dónde podría conducir esto...
4. Neuroprótesis convierte pensamientos en oraciones en paciente severamente paralizado
Investigadores de la UC San Francisco desarrollaron un nuevo tipo de neuroprótesis del habla para pacientes con parálisis que les impide hablar. El método se demostró con éxito en un hombre con un tronco encefálico gravemente dañado, lo que provocó parálisis en todo el cuerpo.
Sorprendentemente, funciona al detectar señales cerebrales relacionadas con el habla que controlan las cuerdas vocales. Cuando hablamos, éstas requieren complejas instrucciones de función motora para articular la amplia variedad de sonidos que usamos al conversar. Incluso cuando no puede moverse, estas señales aún pueden enviarse desde el cerebro.
Usando grabaciones cerebrales de pacientes con epilepsia, los científicos desarrollaron un método para decodificar en tiempo real las instrucciones para los músculos vocales, en palabras. A partir de estos patrones, pudieron discernir de manera confiable 50 palabras comunes diferentes cada vez que el paciente las pensaba. 
Permitió traducir hasta 18 palabras por minuto con un 93 % de precisión
Todo lo que se requería era que el paciente usara una matriz de electrodos de alta densidad para capturar y registrar la actividad neuronal, que registraba las señales de la corteza motora del habla. Esto permitió traducir hasta 18 palabras por minuto con un 93 % de precisión. La ventaja para el paciente era que simplemente tenía que actuar como si realmente estuviera hablando y podía comunicar cientos de oraciones diferentes del vocabulario de 50 palabras.
5. Minicerebros humanos desarrollados con actividad neuronal compleja
Denominados técnicamente "organoides cerebrales", los minicerebros se pueden cultivar a partir de células madre pluripotentes inducidas. Éstas se pueden tomar de la piel o la sangre de una persona y tienen el potencial de transformarse en cualquier tipo de células. El beneficio es que las estructuras celulares normalmente de muy difícil acceso, en principio, pueden cultivarse y aislarse para su estudio. Esto es especialmente relevante para el cerebro, sin embargo, los mini-cerebros anteriores tenían estructuras funcionales limitadas.
El avance de este año de los científicos de la UCLA ha catapultado la complejidad estructural mediante el crecimiento de agregados de organoides, para formar estructuras cerebrales tridimensionales complejas. Los investigadores tomaron células madre de pacientes con síndrome de Rett (una afección con convulsiones) y pudieron desarrollar minicerebros con una actividad funcional similar a partes del cerebro humano.
La ventaja clave es que estos minicerebros se pueden cultivar para replicar aspectos de las funciones cerebrales normales y enfermas, así como para probar medicamentos y tratamientos sin riesgos para humanos o animales
Esta investigación muestra por primera vez que algunos aspectos de la función cerebral se pueden aislar y estudiar en el laboratorio hasta el nivel de las células vivas individuales. La ventaja clave es que estos minicerebros se pueden cultivar para replicar aspectos de las funciones cerebrales normales y enfermas, así como para probar medicamentos y tratamientos sin riesgos para humanos o animales.
6. Restauración de la visión funcional para personas completamente ciegas
La neurociencia ha utilizado un nuevo tipo de matriz de microelectrodos para crear una forma de visión artificial a través de una prótesis visual. Científicos de la Universidad de Utah en el John A. Moran Eye Center construyeron un dispositivo para registrar y estimular la actividad neuronal dentro de la corteza visual.
Implantado dentro del ojo, el conjunto recibe información visual a través de lentes que contienen una pequeña cámara de vídeo, y los datos son procesados ​​por un software especializado. Luego, el dispositivo activa las neuronas de la retina para producir fosfenos, como si estuvieran recibiendo puntos de luz. A su vez, permite que la mente perciba imágenes básicas de líneas y formas.
Probado con un paciente completamente ciego, este método demostró ser efectivo y no involucró complicaciones por la cirugía o la estimulación neuronal. En esta primera prueba, solo se utilizó una única matriz. Sin embargo, el siguiente objetivo es utilizar de 7 a 10 matrices para ofrecer imágenes más detalladas que permitan a las personas ciegas navegar visualmente por el mundo.
 
7. Nueva terapia molecular inyectable repara lesiones graves de la médula espinal
Investigadores de la Universidad Northwestern han aplicado una nueva clase de "moléculas danzantes" para reparar tejido en lesiones graves de la médula espinal y revertir con éxito la parálisis. Consiste en manipular el movimiento de estas moléculas para que puedan abrirse camino hacia receptores celulares que, normalmente, son imposibles de alcanzar, con el fin de impulsarlos para ponerse en marcha y reparar los tejidos nerviosos.
Probado en ratones paralizados, solo una inyección de la terapia molecular hizo que éstos pudieran caminar nuevamente en menos de cuatro semanas
Estas moléculas, aparentemente mágicas, funcionan activando señales en cascada y la regeneración de axones y ayudando a las neuronas a sobrevivir después de una lesión, al alentar el nacimiento de una variedad de nuevos tipos de células. Esto a su vez apoya el nuevo crecimiento de los vasos sanguíneos perdidos necesarios para la curación celular.
8. La realidad virtual brinda terapia para superar el miedo a las alturas
Los psicofísicos han utilizado la realidad virtual (VR) durante décadas para investigar cómo percibimos la información sensorial. Investigadores de neurociencia de la Universidad de Basilea, la universidad más antigua de Suiza, han desarrollado una aplicación de realidad virtual para tratar la fobia a las alturas.
El software compatible con teléfonos inteligentes brinda terapia de exposición, utilizando imágenes de 360° de ubicaciones reales
Llamado Easyheights, el software compatible con teléfonos inteligentes brinda terapia de exposición, utilizando imágenes de 360° de ubicaciones reales. Con un auricular VR, los usuarios se paran en una plataforma que comienza un metro sobre el suelo y luego se eleva progresivamente a medida que éstos se aclimatan a cada etapa de altura. Funciona aumentando la exposición sensorial a la altura sin incrementar el nivel de miedo.
Un ensayo clínico demostró la eficacia de esta forma de tratamiento inmersivo, produciendo reducciones significativas en la fobia en situaciones reales de altura. Los beneficios se lograron con solo cuatro horas de capacitación en el hogar. Este descubrimiento muestra cómo la combinación del conocimiento de la neurociencia con las tecnologías actuales puede mejorar clínicamente la calidad de vida de las personas de maneras que son fácilmente accesibles.
https://www.mundo-geo.es/conocimiento/siete-grandes-avances-en-neurociencia_255867_102.html

 

6.
Existen pocas diferencias entre los cerebros de hombres y mujeres
Un nuevo estudio, realizado por investigadores de la Universidad Rosalind Franklin (EEUU) y publicado en Neuroscience and Biobehavioral Reviews, ha sido el primero en determinar las posibles diferencias entre los cerebros de hombres y mujeres, determinando que apenas existen diferencias. La investigación concluye que los cerebros de hombres y mujeres difieren ligeramente, pero el hallazgo clave es que estas distinciones se deben al tamaño del cerebro, no al sexo o al género. Las diferencias de sexo en el cerebro son minúsculas e inconsistentes, una vez que se tiene en cuenta el tamaño de la cabeza de los individuos.

El estudio confirma que el cerebro de las mujeres es un 11% más pequeño que el de los hombres, en proporción a su tamaño corporal. Los cerebros más pequeños permiten ciertas características, como una proporción ligeramente mayor de materia gris con respecto a la materia blanca, y una mayor proporción de conexiones entre los hemisferios cerebrales, frente a las que hay dentro de ellos.

El equipo de investigación llevó a cabo una metasíntesis de tres décadas de investigación, asimilando cientos de los estudios de imágenes cerebrales más grandes y más citados que abordaban 13 medidas distintas de supuesta diferencia de sexo. Para casi todas las medidas, no encontraron casi ninguna diferencia que se reprodujera ampliamente en todos los estudios, incluso en los que incluían a miles de participantes. Por ejemplo, el volumen o el grosor de regiones específicas de la corteza cerebral suelen ser diferentes entre hombres y mujeres. Sin embargo, la metasíntesis muestra que las regiones identificadas difieren enormemente entre los estudios.

Las diferencias cerebrales entre hombres y mujeres tampoco se replican entre poblaciones diversas, como la china y la estadounidense, lo que significa que no hay un marcador universal que distinga los cerebros de hombres y mujeres en toda la especie humana. El estudio también refuta la opinión que se tiene desde hace tiempo de que el cerebro de los hombres está más lateralizado, es decir, que cada hemisferio actúa de forma independiente, mientras que se dice que los dos hemisferios de las mujeres están mejor conectados y funcionan más sincronizados entre sí.
https://neurologia.com/noticia/8080/existen-pocas-diferencias-entre-los-cerebros-de-hombres-y-mujeres