Neurocientíficos de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Columbia, en Estados Unidos, han descubierto un tipo de célula cerebral humana hasta ahora desconocida parece ayudar a las personas a centrarse en sus mapas personales del mundo. Este hallazgo arroja luz sobre los mecanismos celulares que subyacen a la navegación y la memoria en los seres humanos, así como sobre las partes del cerebro que podrían verse alteradas durante los tipos de deterioro de la memoria comunes en enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer.
Hay dos estrategias con las que los humanos y los animales navegan y se orientan. Una de ellas consiste en localizar lugares, distancias y direcciones en marcos de referencia «alocéntricos» o centrados en los demás, basados en el mundo exterior. La otra estrategia consiste en marcos de referencia «egocéntricos» centrados en el yo.
Cuando se utiliza una aplicación de teléfono móvil para encontrar direcciones de conducción, es probable que se empleen estos dos modos de navegación. Cuando escriba una dirección por primera vez, normalmente le mostrará la dirección en un mapa desde una perspectiva alocéntrica, con el «norte» en la parte superior y el «sur» en la inferior. Cuando pase a la vista de la ruta, cambiará a una perspectiva egocéntrica en la que «delante» está arriba y «detrás» abajo.
Los científicos descubrieron por primera vez en 1971 células cerebrales relacionadas con los marcos de referencia alocéntricos en ratas: «células de lugar» que pueden, por ejemplo, indicar que uno se encuentra en la esquina noreste de una zona. Otros tipos de células espaciales alocéntricas son las células de dirección de la cabeza, que pueden activarse cuando uno se desplaza hacia el sur, o las células de frontera, que pueden responder cuando un límite está situado al oeste.
En la última década, los investigadores empezaron a estudiar cómo los cerebros de las ratas mapeaban los marcos de referencia egocéntricos. Hace dos años, científicos del Dartmouth College de Hanover, en Estados Unidos, identificaron una región del cerebro de las ratas denominada corteza postrinal en la que abundan las células sintonizadas egocéntricamente. Sin embargo, aún no se sabía qué células cerebrales formaban la base de los mapas espaciales egocéntricos en los humanos.
«En los seres humanos sólo es posible registrar directamente la actividad de las neuronas individuales del cerebro, por razones éticas –explica Lukas Kunz, investigador postdoctoral del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Columbia y primer autor del nuevo estudio–. Existen técnicas como la IRMf o el EEG, que permiten medir indirectamente la actividad neuronal de cerebros humanos sanos, pero esta actividad neuronal refleja la actividad sumada de millones de neuronas, lo que no permite sacar conclusiones directas sobre los principios de funcionamiento de las neuronas individuales».
En el nuevo estudio, publicado en la revista ‘Neuron’, neurocientíficos de Estados Unidos y Alemania investigaron a 15 pacientes con epilepsia en el Centro Médico de la Universidad de Friburgo (Alemania). A estos voluntarios se les implantaron electrodos para ayudar a los médicos a controlar su trastorno.
Los investigadores pidieron a los voluntarios que realizaran tareas informáticas que exploraban su capacidad para navegar por entornos virtuales y para recordar dónde se encontraban muchos objetos diferentes. Al mismo tiempo, los científicos registraron la actividad de más de 1.400 neuronas individuales en múltiples regiones del cerebro de todos los participantes.
Los científicos identificaron más de 160 neuronas que se comportaban como tipos de células espaciales egocéntricas, activándose cuando partes específicas del entorno virtual se encontraban delante, detrás, a la izquierda o a la derecha de los pacientes, o cuando los puntos del espacio estaban cerca o lejos de los pacientes. «Somos los primeros en informar sobre tipos de células espaciales egocéntricas en humanos», destaca Kunz.
Estas «células portadoras egocéntricas» probablemente codifican la información espacial en un mapa mental centrado en cada persona. «Esto es presumiblemente importante para la vida cotidiana, cuando los seres humanos tratan de orientarse en sus entornos y cuando navegan a lo largo de rutas», señala Joshua Jacobs, profesor asociado de ingeniería biomédica en Columbia Engineering y autor principal del estudio.
Estas células egocéntricas eran especialmente abundantes en la corteza parahipocampal, una región situada en la profundidad del cerebro que, según trabajos anteriores, es el equivalente humano de la corteza postrinal de los roedores. Las células egocéntricas constituían alrededor del 25% de todas las neuronas de la corteza parahipocampal. «Estudios anteriores habían demostrado que los pacientes con daños en esta región del cerebro están desorientados, presumiblemente porque sus células de soporte egocéntrico estaban afectadas», recuerda Kunz.
También descubrieron que estas células de orientación egocéntrica mostraban un aumento de la actividad cuando los pacientes utilizaban su memoria para recordar con éxito las ubicaciones de los objetos que habían encontrado en los entornos virtuales. «Esto sugiere que estas células no sólo son relevantes para la navegación, sino que también desempeñan un papel en el recuerdo correcto de experiencias pasadas», apunta.
«Los recuerdos constan de múltiples elementos diferentes, como un acontecimiento específico, el lugar en el que ocurrió y el momento en el que se produjo –continúa–. Creemos que existen diferentes sistemas neuronales para los distintos componentes de estos recuerdos. Es de suponer que las células portadoras egocéntricas están especialmente implicadas en el procesamiento de la información espacial de los recuerdos».
Estos hallazgos podrían aclarar lo que puede fallar en personas con déficits de memoria, incluidos los pacientes con enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer. «Es posible que sus células portadoras egocéntricas no funcionen correctamente o que hayan sido destruidas por algún motivo, como un accidente cerebrovascular, un tumor cerebral o una demencia», afirma Jacobs.
Estos nuevos descubrimientos no responden a cómo se pueden tratar estos problemas de memoria. «Todavía queda mucho por investigar antes de poder tratar con éxito los problemas de memoria», advierte Kunz.
En el futuro, los investigadores quieren ver por qué exactamente una determinada célula de rodamiento egocéntrico se sintoniza con el punto del espacio en el que está enfocada. En la actualidad, Kunz y sus colegas suponen que múltiples claves espaciales diferentes, como objetos, límites espaciales y puntos de referencia, se combinan para influir en la posición de estos puntos de referencia. Los científicos pueden examinar la influencia de estas señales en la ubicación de estos puntos de referencia eliminando estas señales de los entornos durante los experimentos.
«Otra cuestión importante es cómo interactúan las células de orientación egocéntrica con los tipos de células espaciales alocéntricas –resalta Kunz–. Actualmente, nuestra hipótesis es que las células de porte egocéntrico proporcionan una información esencial a los tipos de células espaciales alocéntricas. Al entender esto, los estudios futuros podrían explicar cómo la sintonía de los tipos de células espaciales alocéntricas está influenciada por el funcionamiento de las células portadoras egocéntricas».
Fuente: infosalus.com