encéfalo

23
Dic
2016
Sentidos (Charlas HdC Málaga)

Sentidos (Charlas HdC Málaga)

     Última actualizacón: 22 septiembre 2017 a las 09:24

Aprovecho esta anotación en primer lugar para desearos a todos unas felices fiestas y los mejores deseos para el año que viene.

En segundo lugar, os dejo con la charla que dí hace unas semanas con ocasión de la tercera edición de las charlas de Hablando de Ciencia en Málaga:

Algunos neurocientíficos sostienen que los seres humanos nacemos con una gran cantidad de conexiones neuronales y que, a medida que el cerebro se desarrolla, las conexiones más usadas se fortalecen en detrimento de aquellas que lo son menos que se debilitan y desaparecen. Así, cuando uno de los sentidos sufre un daño que provoca una alteración de sus funciones, en una suerte de compensación sensorial, las conexiones menos usadas vuelven a activarse posibilitando de alguna manera la percepción.

 

Esta charla se basa en la anotación homónima que puedes leer aquí.

Publicado por José Luis Moreno en VÍDEO, 0 comentarios
13
Mar
2015
Evolución humana: encéfalo, peso al nacer y sistema inmunológico

Evolución humana: encéfalo, peso al nacer y sistema inmunológico

     Última actualizacón: 15 septiembre 2017 a las 11:33

Uno de los rasgos definitorios de la especie humana es el gran tamaño que tiene nuestro encéfalo cuando nacemos y, sin embargo, la mayoría no somos conscientes del enorme precio que pagamos por ello. Comparados con el resto de primates, los humanos tenemos unos partos especialmente complicados, con altas tasas de morbilidad y mortalidad tanto materna como fetal (en el año 2010 se produjeron cerca de 287.000 muertes de madres en todo el mundo y las complicaciones durante el parto, incluyendo el parto obstruido, fueron las causas más importantes 1

Entre los investigadores existe un amplio consenso para explicar este fenómeno. La respuesta tiene que ver con el compromiso evolutivo que hemos debido asumir entre dos exigencias opuestas: por un lado, el desarrollo de un encéfalo grande; y por otro, la propia biomecánica de nuestra forma de caminar erguidos que impone restricciones en las dimensiones de la pelvis y, por ende, en el canal del parto. Esto es lo que se conoce como «dilema obstétrico«: la postura bípeda redujo el diámetro del canal del parto mientras que la evolución del encéfalo aumentó el de la cabeza, dificultando a su vez el parto. Si nos fijamos únicamente en los movimientos de la cabeza del feto, en el parto humano hay seis (que incluyen la flexión y extensión del cuello, así como la rotación de la cabeza dos veces); mientras que en los primates y demás mamíferos prácticamente solo hay uno.

Si repasamos nuestro pasado evolutivo veremos que en algún momento nuestros antepasados empezaron a llegar a este mundo cuando su encéfalo no había crecido aún lo suficiente. Pero con el paso del tiempo, el incremento del tamaño cerebral hizo que los niños tuvieran que nacer antes de que no pudieran atravesar el canal del parto debido a su gran cabeza. Como contrapartida, vendrían al mundo menos desarrollados que las crías de los chimpancés y tendrían que recuperar el terreno perdido después del nacimiento (los recién nacidos serían más dependientes. Por ejemplo, al nacer con un escaso desarrollo cognitivo y locomotor no podrían colgarse de la madre como hacen los pequeños simios y sus padres se verían obligados a cogerlos en brazos).

Pues bien, acaba de publicarse un número temático de las Philosophical Transactions (la revista de la Royal Society) donde se revisa el concepto del dilema obstétrico mediante un enfoque multidisciplinar, tomando en consideración los últimos avances en nuestra comprensión de la evolución del encéfalo humano, el bipedalismo y cómo se produce el desarrollo de un encéfalo grande en el útero.

 

A continuación presentamos cada artículo (con su correspondiente enlace que permite su lectura en línea) y un breve resumen de su contenido.

Artículos

Los autores demuestran que el alto grado de encefalización que resultó crítico para nuestra adaptación apareció entre los homininos en el curso de los últimos 2 millones de años (Ma). Lo principal en este debate, y para comprender el concepto del dilema obstétrico, es el equilibrio entre el crecimiento prenatal y postnatal del encéfalo. Obviamente, un encéfalo grande requiere una mayor inversión en energía, con un período prolongado de crecimiento después del parto para evitar limitaciones obstétricas. La evidencia actual indica que la ontogenia del encéfalo evolucionó a lo largo de diferentes vías en diferentes homininos del Pleistoceno; por ejemplo, la vía de los neandertales era distinta de la de los humanos actuales, que evolucionó en una época relativamente recientemente.

En este artículo se analiza cómo el clima y la geología cambiantes del este de África en los últimos 10 Ma han creado un escenario complejo, con un ambiente muy variable que dio forma a la evolución de nuestros antepasados. Los períodos alternativos de extrema humedad y aridez pueden haber impulsado la especiación de los homininos, la encefalización y la posterior salida de África. Hacen hincapié en que los cambios en el tamaño del encéfalo deben considerarse en el contexto más amplio de los cambios en la historia de vida, el tamaño del cuerpo y el dimorfismo, la adaptación a realizar marchas a larga distancia y el comportamiento social.

Se expone la forma en que han entrado en conflicto los requisitos mecánicos para la locomoción, el parto y la termorregulación. Nuestros primeros antepasados bípedos experimentaron cambios fundamentales en la forma de la pelvis, con un cambio en la función de los músculos de los glúteos, que facilitaron la actividad de andar. El resultado fue una pelvis que tenía una amplia cavidad interna, una forma que se mantuvo con pequeñas adaptaciones durante 3 o 4 Ma. Así, no fue hasta que apareció Homo sapiens hace unos 200.000 años cuando surgió la pelvis anatómicamente moderna con un canal del parto más circular, y asociada a un cuerpo más estrecho necesario para facilitar la disipación del calor.

Aquí se describe cómo la configuración moderna de la pelvis femenina exige una rotación del feto durante el parto para dejar espacio primero a la cabeza y luego a los hombros. El resultado final es que el niño nace mirando en dirección opuesta a la madre. Así, este tipo de parto requiere tener a alguien que ayude a despejar las vías respiratorias del bebé. Para terminar el autor analiza las recientes observaciones de nacimientos en monos y simios con el fin de comparar el proceso en primates humanos y no humanos, destacando las similitudes y las diferencias de ambos procesos.

En esta revisión el autor recuerda que existe mucha variabilidad en la gravedad de las complicaciones obstétricas que se dan en las poblaciones humanas actuales. Propone que el dilema obstétrico no es fijo, y puede cambiar en respuesta a las tendencias de crecimiento impulsadas por el cambio ecológico. Señala que el crecimiento fetal está débilmente regulado por los genes y depende en gran medida de la asignación maternal de los recursos de nutrientes. El suministro de estos recursos depende a su vez del ambiente y las propias necesidades de la madre. Por lo tanto, los cambios en la nutrición materna tanto a corto como a largo plazo pueden tener un profundo impacto en el dilema obstétrico a través de sus efectos sobre el tamaño de la madre y el crecimiento fetal.

En este artículo los autores analizan el papel de la placenta como órgano de enlace entre la madre y el feto. Aunque se considera un órgano de intercambio, la placenta realiza una amplia variedad de funciones que integran el suministro de la madre y las demandas del feto: segrega numerosas hormonas que tienen efectos muy importantes sobre el metabolismo y la fisiología materna, así como incrementa las reservas de nutrientes al principio del embarazo para poder satisfacer las demandas fetales a lo largo del periodo de gestación. La placenta también actúa como una barrera selectiva a fin de proporcionar un entorno estable en el que el feto pueda desarrollarse.

La placenta es el órgano de los mamíferos con mayor variabilidad morfológica. En este trabajo se reflexiona acerca de su evolución, analizando cuatro características principales: su forma, la interdigitación materno-fetal 2, la intimidad de la interfaz materno-fetal y el patrón de flujo sanguíneo.

En este estudio se desarrolla un nuevo enfoque genómico para entender la evolución de la invasión placentaria. La placenta humana es la más invasiva de todas las especies, y esta característica se ha asociado a menudo con el desarrollo de un encéfalo más grande. Esta situación además conlleva un peaje en términos de complicaciones durante el embarazo, como la preeclampsia, que es casi exclusiva de los humanos. Los autores argumentan que durante la evolución se seleccionaron unas formas de la placenta menos invasivas para evitar precisamente estas complicaciones.

La invasividad de la placenta también se da entre los primates, un tema que se revisa en este artículo. Una de las funciones clave de la invasión es la remodelación de las arterias maternas dentro de la pared del útero para asegurar un suministro óptimo de sangre a la placenta. La invasión del trofoblasto y la remodelación arterial se dan en mayor medida en el ser humano, y el fallo de cualquiera de ellas provoca la restricción del crecimiento del feto y la preeclampsia en la madre.

En este trabajo se analiza la importancia de la arteria uterina y el flujo de sangre hacia la placenta para el crecimiento fetal, utilizando las adaptaciones a vivir en grandes altitudes como un experimento de la naturaleza. La gran altitud se asocia con una reducción aproximada en el peso al nacer de 100 g cada 1.000 m de elevación, aunque el efecto es mayor en poblaciones no-indígenas comparadas con las que sí lo son. Se especula que el flujo sanguíneo de la arteria uterina no sólo es una importante línea de suministro, sino también un detonante que estimula los procesos que regulan el metabolismo y el crecimiento tanto del feto como de la placenta.

Por otro lado, la invasión placentaria plantea importantes retos inmunológicos a medida que el trofoblasto interactúa con las células del sistema inmunitario materno. Aquí se revisa esta cuestión y, aunque en la actualidad se desconocen los mecanismos involucrados, se cree que las interacciones con las células del sistema inmunitario innato regulan la invasión del trofoblasto y la remodelación de las arterias espirales.

En el último estudio se demuestra que el crecimiento fetal también está regulado por la impronta genética, y los últimos avances han puesto de manifiesto el vínculo genético y epigenético que existe entre la regulación del crecimiento de la placenta y el del encéfalo. La manipulación de la expresión de estos factores de crecimiento ajusta el peso del feto, y puede tener efectos transgeneracionales.

  1. La tasa de mortalidad materna para el año 2010 a nivel mundial fue de 31.000 fallecimientos según el CIA World Factbook. La TMM es el número anual de muertes de mujeres por cada 100.000 niños nacidos vivos por cualquier causa relacionada o agravada por el embarazo (excluyendo las causas accidentales o incidentales). ↩
  2. Esto es, la unión entre los tejidos de la madre y el feto ↩
Publicado por José Luis Moreno en CIENCIA, 1 comentario
25
Jun
2014
Sentidos

Sentidos

     Última actualizacón: 10 abril 2017 a las 12:11

Esta anotación ha sido galardonada con un accésit en el concurso de promoción de la ciencia organizado por la revista Jot Down en la modalidad de divulgación científica.

La neurología, la comprensión del funcionamiento del encéfalo y de sus trastornos, nunca fue tan sencilla como durante el siglo XIX y comienzos del XX. Hace dos siglos surgió la frenología, una teoría (hoy considerada una pseudociencia) que pretendía ser capaz de establecer cuál era la personalidad o el carácter de una persona estudiando la forma de su cráneo. De igual manera, sostenía que las llamadas “facultades mentales” residían en lugares concretos y diferenciados del cerebro. A pesar de un discurso plagado de claras concepciones racistas, tuvo bastante acogida en su época.

Por aquel entonces Paul Broca ya era un estudiante prodigio, logrando su graduación como médico a los 20 años. Siendo un médico de reconocido prestigio, publicó en 1861 una serie de trabajos que supusieron un antes y un después en el estudio del cerebro. En el artículo titulado Perte de la parole, ramollissement chronique et destruction partielle du lobe antérieur gauche (Pérdida del habla, ablandamiento crónico y destrucción parcial del lóbulo anterior izquierdo) describió el caso de un paciente apodado “Tan” que, con el tiempo, se ha convertido en uno de los más famosos de la medicina (su nombre real era Leborgne). El Sr. Leborgne había sufrido importantes lesiones neuronales tras un ataque severo de epilepsia que le permitían controlar la entonación del habla pero le impedían pronunciar ninguna palabra salvo la sílaba “tan”.

Cerebro de Louis Victor Leborgne (wikimedia commons).

Broca era partidario de la idea propugnada por la frenología de que existía una parte concreta del cerebro que controlaba el lenguaje y, por consiguiente, que una lesión en ese lugar provocaría un trastorno como la afasia 1: McGraw-Hill Interamericana de España, xxvii, 2210 p.)]. Tras el fallecimiento del Sr. Leborgne, la autopsia reveló una lesión en la superficie del lóbulo frontal izquierdo. Poco tiempo después, el médico francés tuvo la ocasión de practicar la autopsia a un segundo paciente (Sr. Lelong) que sólo podía pronunciar cinco palabras. Éste sufría también una lesión aproximadamente en la misma zona. Con estos resultados, Broca situó allí la sede del lenguaje y por eso la conocemos hoy como “área de Broca”.

Área de Broca (wikimedia commons).

A pesar de estas ―en principio― claras conclusiones, recientes investigaciones llevadas a cabo mediante resonancias magnéticas sobre los cerebros a los que Broca realizó las autopsias (se han conservado en alcohol) han permitido constatar que el examen anatomopatológico de los dos pacientes no avalaba la teoría frenológica de Broca. Los resultados pusieron de manifiesto una lesión masiva que afectaba a los circuitos neuronales que vinculaban el córtex con los ganglios basales.

En la actualidad los neurocientíficos han comprobado que las cosas no son tan sencillas como se pensaba. El encéfalo, el órgano que guarda el secreto de la especificidad del ser humano dentro del reino animal, ha evolucionado propiciando una intercomunicación entre los sentidos tan fuerte como le es posible. De esta forma, la percepción humana es un proceso muy complejo que conlleva no solo la captación de la información del medio que nos rodea a través de los sentidos (la vista, el oído, el tacto etc.) sino también la interpretación de esas sensaciones gracias a una serie de estructuras psíquicas que todos poseemos. De hecho, al contrario de a la visión tradicional de la percepción que consideraba cada sentido por separado, hoy en día contamos con una extensa literatura que sugiere que nuestros sentidos están íntimamente conectados entre sí.

Debemos por tanto ir más allá de la vieja idea que establecía unas fronteras perfectamente delimitadas entre las distintas partes del cerebro, atribuyendo a cada una de ellas una función concreta (ya sea la producción y comprensión del lenguaje, la percepción visual, auditiva etc.). En su lugar tenemos que ser conscientes que entender la percepción implica comprender el intrincando mecanismo por el cual todos los estímulos de nuestro entorno se convierten en información que el cerebro asimila y utilizará.

(a) Esquema tradicional de la anatomía cortical de las áreas multisensoriales en el cerebro de los primates. (b) Esquema moderno de la anatomía cortical de las áreas multisensoriales. Las áreas de colores representan regiones donde los datos anatómicos y/o electrofisiológicos demuestran interacciones multisensoriales. En V1 y V2, las interacciones multisensoriales parecen estar restringidas a la representación del campo visual periférico. Las líneas grises punteadas representan los surcos abiertos. Tomado de Ghazanfar, A. A. y  Schroeder, C. E. (2006).

La noción de percepción multisensorial puede parecernos una contradicción si nos detenemos a pensar en la forma en que nos desenvolvemos diariamente. Nuestra experiencia nos lleva a compartimentar los sentidos porque cuando salimos a la calle utilizamos los ojos para saber por dónde caminamos, los oídos para oír los anuncios que nos indican en qué parada del metro tenemos que bajarnos, y el tacto para tranquilizarnos cuando pensamos que nos hemos olvidado el teléfono móvil en casa. Cada sentido parece captar un aspecto diferente de nuestro entorno. Sin embargo, cuando la información que recogemos a través de los ojos, los oídos y las manos llega al cerebro, esa clasificación se viene abajo. La representación de nuestro sistema nervioso como una compleja red de carreteras que lleva la información desde los sentidos a un lugar concreto del cerebro sin permitir cambios de carril es errónea.

Como ya hemos apuntado, tenemos a nuestra disposición una abundante literatura científica respaldada por una gran cantidad de datos experimentales que demuestran que nuestro cerebro extrae significado del entorno de todas las maneras posibles; que explica la manera en que la información captada por cada sentido interactúa y se integra en el cerebro para obtener una percepción coherente y completa del entorno que nos rodea. Por este motivo nuestra capacidad para entender a una persona cuando nos habla disminuye si no vemos bien sus labios (es un acto casi reflejo mirar la boca de nuestro interlocutor cuando no hemos entendido bien algo que nos ha dicho y le pedimos que lo repita).

Otro claro ejemplo lo encontramos cuando vamos al cine: la película se proyecta sobre una pantalla situada frente a nosotros pero el sonido proviene de unos altavoces que están a nuestros lados. Sin embargo, esta configuración no nos parece extraña ya que percibimos que la imagen y el sonido vienen del mismo lugar, de la pantalla, porque el cerebro resuelve esta discrepancia espacial a favor de la información visual (sucede igual cuando actúa un ventrílocuo ―siempre que sea bueno― ya que al hablar sin mover la boca parece que los sonidos proceden del muñeco. Nuestro cerebro busca el origen del sonido, y al no encontrarlo en la boca inmóvil del ventrílocuo, lo asociamos a la del muñeco que sí se mueve).

Por lo tanto, aunque la corteza visual tiene como función principal procesar los datos que provienen de la vista, también es capaz de interpretar los datos de otros sentidos. En un llamativo experimento, los investigadores comprobaron que si vendaban los ojos de un sujeto con visión normal, en sólo 90 minutos adquiría por medio de su corteza visual una mayor sensibilidad al tacto (se lograba inducir a la corteza visual a responder a señales táctiles). Del mismo modo, se ha demostrado mediante escáneres cerebrales que en las personas ciegas se activan mucho más las áreas cerebrales referidas a la ubicación espacial y al sentido del oído.

Robert Fludd (1619), Utriusque Cosmi, Maioris scilicet et Minoris, metaphysica, physica, atque technica historia, tomus II, tractatus I, sectio I, liber X, De triplici animae in corpore visione.

Uno de los primeros casos documentados de percepción multisensorial se lo debemos a Harry McGurk y John MacDonald, por entonces en el departamento de psicología de la Universidad de Surrey, cuando dieron a conocer en un artículo publicado en 1976 en la revista Nature 2 lo que desde entonces se denomina “efecto McGurk”. Si vemos un video sin sonido donde una persona vocaliza y repite la sílaba “ga” y simultáneamente escuchamos una grabación de esa misma persona que pronuncia la sílaba “ba”, lo que oímos es que pronuncia la sílaba “da”. Las “ga” mudas alteran nuestra percepción de las “ba” sonoras porque el cerebro integra lo que vemos y oímos al mismo tiempo.

Por otro lado, la Dra. Gemma Calvert enfocó sus investigaciones al frente del departamento de psiquiatría y psicología experimental de la Universidad de Oxford al estudio de las regiones cerebrales implicadas en la lectura de los labios. Gracias a ellas se comprobó 3 que la lectura de labios excitaba la corteza auditiva así como otras regiones cerebrales relacionadas, convirtiéndose en una de las primeras demostraciones fisiológicas de influencias en la transmodulación sensorial en una región del cerebro que, hasta ese momento, se pensaba que estaba dedicada a un sentido en exclusiva.

En cualquier caso, y bajo mi punto de vista, los resultados más sorprendentes los encontramos en los trabajos de investigación que se llevan a cabo con personas ciegas por una de las principales autoridades en este campo, la Dra. Beatrice de Gelder, neurocientífica, psicóloga y directora del laboratorio de neurociencia cognitiva y afectiva en la Universidad de Tilburg en los Países Bajos.

La Dra. De Gelder ha estudiado el caso de un paciente llamado “TN” que sufre una ceguera provocada por dos accidentes cerebrovasculares sufridos en el año 2003. Los infartos habían provocado daños irreparables en la corteza visual primaria, la región del cerebro de la que depende la visión consciente, causando una ceguera en las correspondientes áreas del campo visual (ya sea en el campo visual derecho, izquierdo o en ambos, en función del hemisferio afectado) a­unque los ojos no sufren ningún daño. En el caso que comentamos, TN era completamente ciego ya que presentaba daños en ambos hemisferios.

La retina envía señales por más de una vía en el cerebro. La mayor parte de la información viaja a través del tálamo a la corteza visual y luego a las regiones que llevan a cabo el procesamiento consciente. Sin embargo, algunos datos divergen en el centro motor y el núcleo supraquiasmático, el reloj biológico del cuerpo, lo que permite a ciertos individuos ciegos poseer una habilidad inconsciente para sortear obstáculos.

El motivo por el que este caso acaparó titulares en todo el mundo fue por los resultados obtenidos en un experimento muy sencillo 4: los investigadores le pidieron a TN que recorriera un pasillo que, según le habían explicado, estaba completamente libre de obstáculos. Pero esta afirmación era falsa ya que habían colocado varios objetos en su camino que le impedirían avanzar a menos que los esquivara. Pueden ver los resultados en este impactante vídeo, donde vemos a TN andar esquivando tranquilamente todos los obstáculos.

La habilidad de TN para recorrer el pasillo percibiendo la existencia todos los obstáculos así como la posición de las paredes hace pensar en el sonambulismo, otro fenómeno en el que los individuos son capaces de caminar, comer y realizar otras acciones sin tener conciencia de ellas. De hecho, según el propio paciente reconoció, no era consciente de haber visto nada ni tampoco recordaba cómo había evitado los obstáculos. Le era imposible razonar o incluso describir sus actos.

Los neurólogos creen que el ojo envía señales al cerebro a través de múltiples rutas que llegan a diversas áreas, no sólo a la corteza visual. Una de estas áreas puede ser colículo superior, una región localizada en una parte del mesencéfalo. Así, la visión ciega podría aprovechar las informaciones que viajan desde la retina del ojo hasta el colículo superior sin pasar antes por la corteza visual primaria. En palabras de la propia de Gelder 5, “el cerebro humano es como un inmenso delta; si en uno de los ríos principales hay una represa, entonces el agua buscará correr por otros afluentes, convirtiéndose éstos en afluentes más amplios y funcionales”.

Algunos neurocientíficos argumentan que los seres humanos nacemos con una gran cantidad de conexiones neuronales y que, a medida que el cerebro se desarrolla, las conexiones más usadas se fortalecen en detrimento de aquellas que lo son menos que se debilitan y desaparecen. Así, cuando uno de los sentidos sufre un daño que provoca una alteración de sus funciones, en una suerte de compensación sensorial, las conexiones menos usadas vuelven a activarse posibilitando de alguna manera la percepción.

Artículos técnicos:

-Broca, P. (1861a), “Sur le principe des localisations cérébrales“. Bulletin de la Société d´anthropologie, tomo II, p. 190-204.

-Broca, P. (1861b), “Perte de la parole, ramollissement chronique et destruction partielle du lobe antérieur gauche. [Sur le siège de la faculté du langage.]“ Bulletin de la Société d´anthropologie, tomo II, p. 235-238.

-Broca, P. (1861c). “Remarques sur le siège de la faculté du langage articulé, suivies d’une observation d’aphémie“. Bulletin de la Société Anatomique, tomo XXXVI, p. 330-357.

-Broca, P. (1861d). “Nouvelle observation d’aphémie produite par une lésion de la moitié postérieure des deuxième et troisième circonvolution frontales gauches“. Bulletin de la Société Anatomique, tomo XXXVI, p. 398-407.

-Domanski, C. W. (2013), «Mysterious “Monsieur Leborgne”: The Mystery of the Famous Patient in the History of Neuropsychology is Explained». Journal of the History of the Neurosciences, vol. 22, núm. 1, p. 47-52.

-Ghazanfar, A. A. y  Schroeder, C. E. (2006), «Is neocortex essentially multisensory?«. Trends in cognitive sciences, vol. 10, núm. 6, p. 278-285.

-McGurk, H. y MacDonald, J. (1976), «Hearing lips and seeing voices«. Nature, vol. 264, p. 746-748.

-Calvert, G. A., et al. (1997), «Activation of auditory cortex during silent lipreading«. Science, vol. 276, núm. 5312, p. 593-596.

-de Gelder, B., et al. (2008), «Intact navigation skills after bilateral loss of striate cortex«. Current Biology, vol. 18, núm. 24, p. R1128-R1129.

Notas:

  1. Afasia: cualquier miembro de un grupo de trastornos del lenguaje provocados por defectos o pérdidas de la capacidad de expresión del lenguaje hablado, escrito o de los signos, o de la comprensión del lenguaje hablado o escrito (Dorland, W. A. N. (2005), Dorland diccionario enciclopédico ilustrado de medicina. Madrid [etc. ↩
  2. McGurk, H. y MacDonald, J. (1976), «Hearing lips and seeing voices». Nature, vol. 264, p. 746-748. ↩
  3. Calvert, G. A., et al. (1997), «Activation of auditory cortex during silent lipreading». Science, vol. 276, núm. 5312, p. 593-596. ↩
  4. de Gelder, B., et al. (2008), «Intact navigation skills after bilateral loss of striate cortex». Current Biology, vol. 18, núm. 24, p. R1128-R1129. ↩
  5. Ariel, B. (2012), «Edges of Perception». Scientific American Mind, vol. 23, núm. 1, p. 46-53. ↩
Publicado por José Luis Moreno en CIENCIA, MEDICINA, 10 comentarios
08
Abr
2014
Siete días … 31 de marzo a 6 de abril (rayas de cebras y neurociencia)

Siete días … 31 de marzo a 6 de abril (rayas de cebras y neurociencia)

     Última actualizacón: 24 septiembre 2017 a las 13:01

BIOLOGÍA

Las curiosas rayas blancas y negras sobre el pelaje de las cebras continúan llamando la atención a numerosos biólogos, que llevan estudiando su origen y función en la naturaleza durante los últimos dos siglos, desde que el ‘padre’ de la Evolución, Charles Darwin, se preguntó para qué servían.

El enigma sobre el peculiar pelaje de estos équidos ha llevado a la comunidad científica a barajar numerosas teorías. Hasta ahora eran cinco hipótesis las más aceptadas: un camuflaje con el entorno (para evitar que sean vistas por sus depredadores), una función social (que les ayudaría a reconocerse entre ellas), una reducción del calor corporal, una estrategia para evitar ataques de sus depredadores a partir de la confusión que crean las rayas cuando están en grupo, y una forma de librarse de las picaduras de moscas. Esta última ha sido la explicación que ahora parece haber resuelto este viejo misterio, según un estudio realizado por científicos de la Universidad de California (EEUU).

Mediante un detallado análisis del tamaño, la cantidad e intensidad de rayas que hay en el pelaje de siete especies y 20 subespecies de estos équidos, el equipo liderado por Tim Caro (perteneciente al Departamento de Vida salvaje, Peces y Conservación Biológica de la Universidad de California) ha llegado a la conclusión de que las rayas de las cebras sirven para evitar la picadura de las moscas y tábanos [insectos parecidos a las moscas pero más grandes y con antenas] que les rodean en su hábitat.

El investigador Caro explica a EL MUNDO que estos estudios no solo son interesantes para los científicos que llevan involucrados en este estudio cientos de años, sino también para el público en general. «Los niños estudian en el colegio el pelaje de los mamíferos pero no saben por qué tienen una coloración determinada. Este tipo de estudios ayuda a que los niños valoren más la naturaleza e incluso quieran conservar mejor a los animales», declara.

«Insectos como los tábanos, las moscas de establo y las moscas tsé-tsé se posan menos en animales cuyo pelaje tiene rayas blancas y negras que en los que tienen un pelaje uniforme», afirma el equipo en su estudio.

Además, el equipo señala que no existen datos empíricos para apoyar las teorías que relacionan el pelaje con el camuflaje, con la función de evitar los ataques de sus depredadores, e incluso con las interacciones entre individuos. Pero consideran que sí existe una fuerte asociación entre las mordidas de moscas y tábanos y la cantidad y tamaño de las rayas. «Nuestros análisis comparativos muestran que las picaduras han provocado la evolución de las rayas en el pelaje de los équidos en muchas partes del cuerpo», declaran. Una teoría que se propuso por primera vez en el año 1930 y que en pleno siglo XXI cobra más fuerza que nunca dentro de la evolución y adaptación de los animales.

• Noticia El Mundo

• Artículo: The function of zebra stripes

MEDICINA

Si algo caracteriza a las células tumorales es su crecimiento descontrolado. Y, para ello, necesitan mucha energía. Para conseguirla, las células tumorales captan toda la glucosa que pueden. Este fenómeno se descubrió en 1927, y se llamó efecto Warburg. Pero, hasta ahora, nadie había explicado cómo se originaba el proceso. Lo ha hecho el equipo del Instituto de Investigaciones Biomédicas de Bellvitge (Idibell) que dirige Manel Esteller, y lo publica Nature Communications.

“Estábamos buscando genes que no funcionaban en las células tumorales y encontramos uno alterado, pero desconocíamos cuál era su acción. Descubrimos que era el gen responsable de eliminar el exceso de receptores de glucosa”, explica Esteller en una nota. Cuando se inhibe, esos receptores (proteínas que están en la superficie de las células que se dedican a pescar la glucosa en el torrente sanguíneo) se multiplican, y se dedican a alimentar la voracidad de los tumores. “La célula inactiva al gen que debería degradar al receptor de glucosa en condiciones sanas y al dejar de hacerlo, ese tumor tiene una superactivación de este receptor que capta todas las moléculas de glucosa de su alrededor y las usa para obtener energía rápida para proliferar”, añade Esteller.

El proceso es muy poco eficiente (la energía celular se obtiene de otras moléculas, como el ATP, que se reciclan fácilmente), y puede ser una causa del debilitamiento y adelgazamiento de las personas con cánceres, ya que las células tumorales consumen un nutriente básico para otros procesos (entre otros, los neuronales). “La parte interesante para futuros tratamientos es que si usando fármacos le quitamos esta fuente energética, el tumor muere porque no puede adaptarse fácilmente a usar otros sustratos para obtener energía para sobrevivir”, dice Esteller.

• Noticia El País

• Artículo: A DERL3-associated defect in the degradation of SLC2A1 mediates the Warburg effect (descarga directa en formato PDF)

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¿Y si un tratamiento intravenoso ordinario bastara para combatir de raíz la principal causa de ceguera en mayores de 60 años tras la provocada por la diabetes? Pequeñas dosis de una proteína del sistema inmune (la interleucina IL-18) se han mostrado eficaces contra la degeneración macular asociada a la edad (DMAE) en su variante más agresiva, la llamada húmeda, responsable del 90% de los casos de ceguera provocados por la enfermedad, según publican investigadores del Trinity College de Dublín en la revista Science Traslational Medicine.

De verificarse estos resultados en ensayos clínicos posteriores –de momento solo se ha comprobado la eficacia de la terapia en modelos preclínicos- el tratamiento a la enfermedad daría un vuelco, ya que las estrategias actuales se limitan a las etapas más avanzadas de la enfermedad y requieren de molestas inyecciones intraoculares. «Si estos resultados se confirman, se podría incluso usar de forma preventiva en pacientes de riesgo, como personas con antecedentes o miopes severos», apunta Rafael Martínez-Costa, jefe de la unidad de retina del hospital La Fe de Valencia.

La degeneración macular es una enfermedad degenerativa que se comienza a manifestar generalmente a partir de los 60 años. La mácula se encuentra en la parte central de la retina, que es el tejido situado en la parte interior del ojo. La luz entra por la pupila, se refleja en la retina en forma de imagen invertida y en esta superficie se transforma en impulsos eléctricos que el nervio óptico manda al cerebro.

La mácula es una parte central de este proceso: se encarga de que la visión sea más nítida. La degeneración macular húmeda se debe al desarrollo de vasos sanguíneos muy frágiles y de forma anormal bajo a la mácula. Al romperse, dejan escapar sangre y líquidos. Como consecuencia de ello, la visión central se ve notablemente afectada, hasta el punto de llegar a aparecer un punto negro que va creciendo con el tiempo y que solo respeta la visión periférica.

Esta variante de la patología (la húmeda) aparece solo en el 10% de los casos, pero es la más agresiva, ya que causa el 90% de la ceguera asociada a la enfermedad. El tratamiento actual es muy agresivo, ya que consiste en la inyección directa en el vítreo (la parte gelatinosa interior del ojo) de sustancias antiangiogénicas que frenan el crecimiento de los vasos sanguíneos.

Quizás haya una forma más sencilla, eficaz y cómoda de impedir este crecimiento de venas descontrolado. Es lo que esperan los investigadores irlandeses con la administración intravenosa (no ocular) de IL-18, una proteína que produce el sistema inmune vinculada, entre otros aspectos, a procesos inflamatorios. Los investigadores describen a esta molécula como un agente guardián de la visión al frenar el desarrollo de los vasos sanguíneos dañinos que crecen tras la mácula.

• Noticia El País

• Artículo: IL-18 Attenuates Experimental Choroidal Neovascularization as a Potential Therapy for Wet Age-Related Macular Degeneration

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Imagine una fábrica que se dedica a montar columnas superponiendo bloques. A ritmo normal, da tiempo a revisar cada pieza y descartar o reparar las defectuosas. Si la velocidad del trabajo se acelera, el control de calidad es aún más importante. Pero si se impide esa revisión, cada vez habrá más elementos defectuosos y, al final, la torre se caerá. Este ejemplo sirve para definir el nuevo hallazgo en la lucha contra el cáncer. Científicos del Instituto Karolinska (Suecia) han hallado la enzima MTH1, que se encarga de limpiar los eslabones del ADN para que encajen perfectamente, como los bloques de la torre, en el proceso de reproducción de las células. Por tanto, encontrar inhibidores de esa enzima para impedir que los eslabones (las letras químicas del genoma a, c, g, t) encajen era vital. Y ese camino ha empezado a recorrerse, como ayer publicó Nature en dos artículos.

La MTH1 está presente en todas las células. Pero las cancerosas están descoordinadas, explica el jefe del Grupo de Inestabilidad Genómica del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), Óscar Fernández-Capetillo. Se reproducen a toda velocidad, y, por tanto, sufren más con la mala calidad de los eslabones del ADN.

El investigador principal de uno de los artículos, Thomas Helleday, del Karolinska, ha probado ya algunos inhibidores de la MTH1. Antes incluso de la publicación del artículo ya ha enviado muestras a otros equipos para acelerar los trabajos (uno de ello es el de Fernández-Capetillo). El grupo español está especializado en resistencias. “En cáncer estas son muy importantes”, señala su director. De hecho, en la actual oncología son los grandes enemigos de los tratamientos. Por su propia naturaleza, las células cancerosas, que están en continua división, tienen más probabilidad de incorporar mutaciones que las hagan resistentes. Y esto también puede suceder con las proteínas MTH1, indica Fernández-Capetillo. “Pero si sabemos de antemano cuáles son las resistencias posibles, podremos anticiparnos”.

El segundo artículo es de Giulio Superti-Furga, de la Academia de Ciencias de Austria, que ha descubierto que esa enzima participaba en el funcionamiento de algunos antitumorales conocidos.

Curiosamente, estos artículos, al describir un proceso transversal, de alguna manera van a contracorriente con la actual medicina personalizada, que se centra en encontrar la mínima mutación que caracteriza a un tumor. Por correo electrónico, Helleday indica que ya se ha probado con células de cáncer de piel, colorrectal y cáncer de mama. “Pero hasta ahora se ha hecho en cultivos de laboratorio y en células tumorales pegadas a ratones”, matiza Fernández-Capetillo, quien también ofrece otro elemento de cautela: “Unos tipos de tumores tienen más estrés oxidativo que otros”, por lo que el proceso de limpieza no es igual de importante para todos. A cambio, “es un aval” que dos grupos hayan llegado a señalar a la misma molécula, indica el investigador español.

• Noticia El País

• Artículo: MTH1 inhibition eradicates cancer by preventing sanitation of the dNTP pool

• Artículo: Stereospecific targeting of MTH1 by (S)-crizotinib as an anticancer strategy

NEUROCIENCIA

Es el director de orquesta, el maestro que coordina a todo el organismo. Y tal vez por eso, el cerebro es también el órgano más desconocido, el que más incógnitas alberga. Profundizar en sus secretos será un poco más sencillo a partir de ahora gracias a dos mapas que aportan datos y coordenadas claves para la comprensión del funcionamiento cerebral de los mamíferos. Aunque todavía básicos, estos modelos en tres dimensiones pueden ser muy útiles para adentrarse en los pasos que marcan el desarrollo, seguir los circuitos de comunicación, o conocer más a fondo las raíces de problemas como el autismo, tal y como aseguran sus creadores.

Estos nuevos atlas, que se publican en la revista Nature, son complementarios. El primero de ellos detalla las conexiones neuronales presentes en el cerebro de un ratón. Bastante minucioso, es el primer mapa de estas características que se hace en un animal vertebrado y aporta datos fundamentales para entender de qué forma se comunican las regiones cerebrales.

«Son los primeros mapas con un detalle extraordinario. Hasta ahora lo que había eran detalles de parte del cerebro y este trabajo aporta un análisis global que tendrá una repercusión gigantesca en los próximos años para poder comprender las enfermedades», afirma Javier de Felipe, del laboratorio Cajal del Circuitos Corticales del Centro de Tecnología Biomédica de la Universidad Politécnica de Madrid.

Una opinión similar tiene Juan Lerma, director del Instituto de Neurociencias de Alicante, dependiente de la Universidad Miguel Hernández y el CSIC, quien apunta que «hacía falta un mapa topográfico en tres dimensiones como éste, porque conocíamos la estructura pero no estaba cuantificado cuán fuertes o débiles eran las conexiones entre las regiones del cerebro, y este mapa lo hace».

Carlos Tejero, experto de la Sociedad Española de Neurología (SEN), insiste en la misma línea porque explica que hasta ahora lo que se hacían eran estudios en laboratorio con secciones de cerebros animales. «Teníamos que cambiar el sistema porque el cerebro es un órgano en tres dimensiones y lo que teníamos era un modelo que se nos quedaba corto. Además, es importante saber las zonas precursoras de las futuras neuronas en el cerebro en formación. Con este trabajo tenemos nuevas opciones para comprender las diferencias de esas zonas entre el cerebro humano y el de animales».

• Noticia El Mundo

• Artículo: A mesoscale connectome of the mouse brain

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El otro atlas presentado en Nature es un mapa de la expresión de los genes en el cerebro prenatal, que indica dónde y cómo va evolucionando esa expresión para conformar el desarrollo cerebral. «Este atlas proporciona una completa vista de qué genes están encendidos y apagados en núcleos específicos y tipos celulares mientras el cerebro esté en desarrollo durante la gestación», ha indicado Ed Lein, el responsable del proyecto.

Según Lerma, la información contenida en esta herramienta puede ser muy útil para abordar problemas como el autismo, ya que «la investigación ha puesto de manifiesto que su origen ya se encuentra en el desarrollo cerebral». De hecho, los creadores de esta hoja de ruta ya han examinado el número de genes ligados al autismo y han visto que su expresión se relacionaba con el área del cerebro implicada en el comportamiento.

Por otro lado, continúa Lerma, el atlas -que se elaboró a partir del análisis de muestras de cerebros humanos- también ayuda a visualizar las diferencias y semejanzas de los órganos entre humanos y animales. «Y sus resultados demuestran que es mucho lo que nos parecemos, lo que ratifica la utilidad de modelos animales para el estudio», señala.

Para Lerma, la labor de estos equipos de investigación es especialmente loable, ya que ambas herramientas estarán disponibles a otros grupos de investigación de manera completamente gratuita.

• Noticia El Mundo

• Artículo: Transcriptional landscape of the prenatal human brain

CIENCIAS PLANETARIAS

Bajo la superficie helada de Encélado, una de las lunas de Saturno, hay un océano de agua líquida. Nuevos datos recopilados por la sonda Cassini de la NASA acaban de confirmar la existencia de este mar subterráneo, del que ya se habían hallado indicios en la última década.

Fue en 2005 cuando la misión Cassini descubrió por primera vez que Encélado podría albergar agua líquida bajo su superficie helada. Ahora que esta hipótesis parece haberse confirmado, los científicos creen que la pequeña luna de Saturno cuenta con los tres componentes esenciales que podrían permitir la existencia de alguna forma de vida: agua líquida, compuestos orgánicos y una fuente de energía (el vulcanismo).

El nuevo trabajo, que se publica en Science, ha comprobado que bajo su corteza helada (que alcanzaría los 200 grados bajo cero) existe un gran océano líquido que sale al exterior en forma de géiseres sobre su superficie.

El autor principal de la investigación, Luciano Iess, de la Universidad La Sapienza de Roma, detalla que el tamaño del océano se encuentra bajo una capa de entre 30 y 40 kilómetros de hielo. Además, los datos de la Cassini sugieren que en el interior de Encélado existen tres capas bien diferenciadas: un núcleo de baja densidad formado de silicatos, un manto y una corteza.

«Sabíamos que debía de existir agua bajo la superficie de Encélado porque el hemisferio sur del satélite emite fuertes vapores de agua junto a distintos materiales. Ahora, hemos sido capaces de localizar y determinar la extensión del agua», explica el investigador italiano. En concreto este océano se extiende a unos 50 grados de latitud sur.

• Noticia El Mundo

• Artículo: The Gravity Field and Interior Structure of Enceladus

Publicado por José Luis Moreno en SIETE DÍAS, 2 comentarios