NeoFronteras

Logran almacenar información en tejido cerebral in vitro

Área: Neurología — Lunes, 4 de Enero de 2010

Consiguen almacenar patrones específicos de actividad neurológica en tejidos cerebrales in vitro.

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Localización del hipocampo en el cerebro humano. Fuente: Macalester College.

A veces la ciencia se acerca a la ciencia ficción, pero lo hace a una velocidad tan lenta que no nos damos cuenta. La posibilidad de que un tejido cerebral siga en funcionamiento in vitro y con la capacidad de almacenar recuerdos parece de ciencia ficción o, al menos, así lo parecía.
Ahora, Ben W. Strowbridge y Phillip Larimer, ambos de Case Western Reserve University School of Medicine, han conseguido ser los primeros en almacenar patrones específicos de actividad neurológica en tejidos cerebrales in vitro.
Los neurocientíficos clasifican la memoria en tres tipos: memoria declarativa (que almacena los hechos o recuerda eventos específicos), memoria procedural (que es la que nos permite tocar el piano o montar en bicicleta) y memoria de trabajo (un tipo de memoria a corto plazo que nos permite, por ejemplo, memorizar el número de teléfono que vamos a marcar). Strowbridge y Larimer estaban interesados en identificar los circuitos neuronales específicos responsables de la memoria de trabajo.
En particular pretendían estudiar un tipo especial de neuronas presentes en el hipocampo denominadas células musgosas, y que frecuentemente están dañadas en humanos con epilepsia. La motivación era que algunas personas con epilepsia sufren déficit de memoria, por lo que se plantearon si había una conexión a nivel fundamental entre las células musgosas y el circuito de la memoria.
Así que se pusieron manos a la obra y aislaron tejidos cerebrales de ratón. Además, lograron descubrir una manera de recrear la memoria de trabajo in vitro.
La ventaja de las células musgosas, a diferencia de otras neuronas, es que pueden mantener su actividad habitual aunque estén dispuestas en pequeñas láminas de tejido. Esta actividad eléctrica espontánea de estas neuronas fue crítica a la hora de descubrir los restos de memoria en esa región cerebral.
Cuando estimularon con unos electrodos las láminas de hipocampo comprobaron que la actividad espontánea en las células musgosas lograba “recordar” qué electrodos habían sido activados. Esta memoria duraba unos 10 segundos, que es más o menos lo que dura un recuerdo típico en la memoria de trabajo en las personas. No es una casualidad que este efecto de memoria se haya dado en el hipocampo, que es la región cerebral asociada a los recuerdos a corto plazo en humanos.
Strowbridge afirma que es la primera vez que alguien ha logrado almacenar información en la actividad espontánea de tejidos de mamífero.
Estos investigadores midieron la frecuencia de “inputs” sinápticos en las células musgosas para determinar cómo se retiene la memoria en el hipocampo. Al igual que en nuestros propios recuerdos, la memoria que estos investigadores lograron recrear en láminas de tejido in vitro se almacenaba en muchas neuronas a la vez. La memoria no se daba pues en las células aisladas, sino en una población de células.
Larimer y Strowbridge encontraron además que el efecto memoria ocurría gracias a un raro tipo de célula denominada células granulares semilunares que, por cierto, fueron descritas en 1893 por Ramón y Cajal y que han estado en las oscuridad académica durante más de un siglo hasta que fueron redescubiertas por el grupo de Strowbridge en 2007. Las células granulares semilunares son el tercer tipo de células cerebrales que este grupo ha descubierto.
Las células granulares semilunares tienen un forma de actividad inusual persistente en el tiempo que les permite mantener la memoria y conectar a las células musgosas. Este resultado fue la clave central del artículo publicado.
Estos investigadores están ahora estudiando cuánta información pueden almacenar en el hipocampo. Les llevó cuatro años ser capaces, de manera reproducible, de almacenar 2 bits de información durante 10 segundos. Creen que sus hallazgos deberían progresan más rápidamente ahora que saben lo que están buscando y han encontrado el circuito cerebral que realmente mantiene la memoria a corto plazo.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=2954

Fuentes y referencias:
Case Western Reserve University.
Nature.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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8 Comentarios

  1. Juan Díaz:

    Un sabio ruso, Bechterev, decía “creeré en el alma cuando la tenga en la punta de mi bisturí”. Creo que la neurociencia experimental debe alejarse de estas declaraciones decimonónicas, y también de la pesada carga Cartesiana que separa irreductiblemente la experiencia del pensar, de la construcción de lo real por ese pensar, y del propio lenguaje con que se piensa,
    Se busca un modelo de la complejidad, dónde lo sociocultural sea un factor de contexto y significado, de codificación de la experiencia de un modo comunicable.
    Brillante y genial que sean las células musgosas, aún vivas en vitro y separadas de su cerebro las que guarden memoria; pero el cientista debe recordar que el cerebro es una unidad funcional, con integrales y algoritmos bioneurológicos, diferencias de potencial que funcionan holísticamente y sin regiones precisas, sino siguiendo patrones aprendidos; y, en definitiva, afectables profundamente por fenómenos como la meditación, el refuerzo social empático y la imagineria guiada, precisamente, porque trabaja como un intersistema con lo inmunológico, lo hormonal y lo biosocial.

  2. tomás:

    Este magnífico artículo merecía algún comentario. Y no es malo el tardío primero.

    A Juan Díaz:
    Lo que Bechterev quiso decir es que creería en el alma cuando pudiera percibirla con sus sentidos. Es lo que la ciencia exige.
    Sólo podemos demostrar aquello que somos capaces de recibir de algún modo, aunque sea indirecto, como pueda ser la leve raya que marca la trayectoria de un electrón en una placa: la vista nos la muestra y de ello, conocidos los detalles de la experiencia, para poder reproducirla, deducimos que se trata de esa partícula, lo que certifica su existencia.
    Una de las formas de investigar es hacer abstracción de todo aquello que acompaña a un fenómeno y lo enmascara. Así, durante siglos, se pensó que los cuerpos más pesados caían más rápido que los más livianos. Cuando se hizo abstracción del aire se descubrió que la gravedad era igual para todos.
    Aquí pasa lo mismo. Les llevó cuatro años, DE MANERA REPRODUCIBLE, almacenar 2 bits durante 10 s. Para ello hubieron de hacer abstracción -al parecer- del resto del cerebro que no fuera hipocampo. Pero son conscientes del funcionamiento conjunto del cerebro; conocen otras áreas de las diversas memorias. Precisamente su trabajo proviene de conocer cuanto ignoran e ignoramos, pero saben la dependencia hormonal de nuestro estado de ánimo y del ambiente general que provoca un pensamiento o un recuerdo al nivel holístico que mencionas.
    Por el contrario llevamos unos diez mil años de civilización muriéndonos, pongamos unos treinta mil millones de humanos. Ni una sola vez se ha encontrado una prueba -y menos REPRODUCIBLE su comprobación-, de cómo el alma se abstrae del cuerpo; abstracción que debería ser lo más natural y cotidiano; quizá hasta fotografiable aunque fuese tan indirectamente como en el caso del electrón antes mencionado dados los progresos del último siglo.
    Si es cuestión de fe, entonces nada tengo que decir, pero Bechterev era un científico y precisaba pruebas.

    Un cordial saludo.

  3. Juan Díaz:

    Gracias. Se piensa que el alma pueda ser un campo holográfico resultado de la actividad bioeléctrica del cerebro, mas que el soporte de ese campo de energías. Sheldrak me parece que intenta probarlo o, al menos, mostrarlo.

  4. tomás:

    A Juan Díaz:
    Te aseguro que no deseo privarte de tu fe. Respeto tus creencias y pienso que para muchos son necesarias por razones varias: Consuelo en los avatares adversos, trascendencia a la eternidad, explicación de hechos que no comprenden, etc. Y toma mis palabras con toda la sinceridad con que las escribo.
    Pero debo responder a tu 3. ¿No ves la incongruencia de que si el alma es ese campo holográfico que intenta probar Sheldrake como resultado de la actividad bioeléctrica del cerebro, al cesar esta por la muerte del ser y al desorganizarse la masa encefálica por su descomposición, dejaría de existir el campo y, por tanto, el alma?
    Creo que sólo la fe es el verdadero apoyo del creyente y que se puede tender un puente entre ciencia y religión. Este sería que el creyente admita un Dios, posiblemente creador, si así lo desea, pero sobre todo ético, con todas las virtudes precisas: amoroso, caritativo, no sé si justiciero, etc., que no tome la evolución como un desafío a su labor, que permita a la ciencia seguir su camino de intentar descubrir la realidad, con sus errores inevitables, como permite que la raiz de 2 tenga infinitos decimales. A cambio, la ciencia no deberá exigir prueba alguna de existencia por el método científico. De esa manera un creyente podrá hacer ciencia con, espero, pocos o ningún problema y viceversa, y un ateo, ser bondadoso sin esperar premio futuro alguno.
    Un cordial saludo.

  5. RicardM:

    A Tomás y Juan Diaz.
    La transmisión de información en el sistema nervioso es de dos tipos: Intracelular e intercelular. La intracelular, en la misma neurona, es de tipo físico y consiste en la transmisión de un potencial de acción a lo largo de la membrana celular. Es la manera como se trasnmite el impulso nervioso desde el cuerpo celular hasta el extremo de la fibra nerviosa (el axón). La transmisión intercelular es fundamentalmente de tipo químico, se da entre dos o más neuronas e intervienen unas sustancias denominadas neurotransmisores. El efecto conjunto de los potenciales de acción neuronales produce una serie de corrientes eléctricas que se pueden registrar mediante electroencefalografía. También, recientemente se pueden registrar los campos magnéticos asociados a dichas corrientes. También se ha especulado en la inducción de potencial de acción de un axón por otro en sus proximidades.
    La complejidad del sistema nervioso para procesar y almacenar información se fundamenta en dos características. En primer lugar, cada neurona es un procesador en sí mismo. A cada neurona le llegan miles de inputs simultáneos a través de sus dendritas y el procesado conjunto de estos inputs genera un potencial de acción (output) que se transmite por el axón hasta otra u otras neuronas. El descubrimiento de esta polaridad neuronal le valió el Nobel a Ramón y Cajal. En segundo lugar, parece ser que existen circuitos neuronales redundantes y persistentes sobre los que se asienta la memoria (en este punto quizá convenga aclarar que no es lo mismo tener memoria que tener recuerdos. Todos los animales tienen más o menos memoria, entendida como información almacenada, pero sólo los mamíferos superiores, especialmente el ser humano, tiene la capacidad de recordar, entendida como la evocación en el presente de experiencias anteriores).
    La cosa se complica cuando algunos investigadores introducen la física cuántica. Según algunas teorías, el desencadenamiento del potencial de acción, por estar basado en la apertura de poros de membrana que dejan pasar iones, esta sujeto a las leyes de la física cuántica con lo que esto conlleva de impredecibilidad. Es evidente que los procesos mentales requieren una cantidad inmensa de filtros y de controladores, que bien pudiera ser que funcionaran según mecanismos de tipo cuántico. Se habla incluso de una especie de “conciencia cuántica” que tendrían todos los seres vivos y que estaría en la base de su individualidad.
    Vemos por tanto que el asunto es suficientemente complicado sin necesidad de añadir elementos esotéricos indemostrados como “campos hologràficos” (que no tengo ni idea de lo que son) y demás.
    Sea como fuere, almacenar 2 bits de información durante 10 segundos tiene su merito, pero estamos a años luz de reproducir la eficiencia del “cerebro” de una hormiga. Tampoco estoy seguro de que eso sea necesario…

    Saludos cordiales.

  6. Juan Díaz:

    El campo morfogenético es una campo virtual de energias que guia procesos evolutivos. El campo holográfico es otro que nace de la actividad bioeléctrica del cerebro. Estos campos son ubicuos, de modo que el cuerpo humano, al morir la masa pensante, podría transferir su campo a otro soporte germinal o activo. No hay tal cosa como dualismo cartesiano, todos los niveles de complejidad de la materia estan inter-conectados. Esto es lo que creo saber.

  7. RicardM:

    Amigo Tomás, buen intento el tuyo en 4, pero como dijo Friedrich Schiller “contra la estupidez, los propios dioses luchan en vano” (como seguramente sabes, citado por Asimov en la que para mi es su mejor novela).

    Saludos.

  8. tomás:

    Estimado RicardM: Gracias por haberte extendido en tu explicación, que introduce la cuestión cuántica. Soy aficionado a la biopsicología y a la fisiología cerebral, pero me parecía que podría pasar de la MC, aunque tenía mis temores porque, en efecto, los iones que traspasan la membrana para el potencial de acción son de NA+, K+ y Cl-, es decir, muy pequeños. Por tanto no son proteínas -es decir macromoléculas- ionizadas, que resistirían mejor lo cuántico. Aunque un artículo de no hace mucho, sobre un “virus de Schrödinger” me metió el miedo en el cuerpo, al recordar alguna cosilla leída con anterioridad sobre el tema.
    El que tu lo admitas me lleva a considerarlo con más profundidad, lo cual trae como consecuencia que habré de tener en cuenta, al menos, el azar probabilístico. Creo que lo resistiré. ¡Cuantas veces he abrigado la esperanza de que las matrices de Heisenberg pudieran ser superadas por algún otro genio de las matemáticas! Pero mentes como este y la de Born, que se dieron simultáneamente y pudieron trabajar juntas en aquella época fecunda es difícil que se repitan o coincidan en el tema.
    El final de tu primer párrafo “También recientemente…” parece inevitable. Si hay corriente, hay campos magnéticos asociados y, por tanto, inducción. Otra cosa es que sea de bajísima magnitud.
    Me ha gustado la distinción que señalas entre memoria y recuerdos. Pocas veces nos damos cuente de la diferencia, porque poseemos ambas.
    Hablas del “cerebro” de una hormiga. Tengo la esperanza de que se logre mucho menos, pero fundamental: una célula en un laboratorio, creo que una ameba por lo muy conocida e, imagino, de los seres más sencillos que existen, aunque quizá pudiera empezarse con algún virus.
    Respecto a mi propuesta de puente entre dos concepciones de la realidad, me olvidé añadir que el ser creador, podría serlo también de las leyes que la gobiernan y permitir el hecho cotidiano de que los científicos trataran de encontrarlas.
    Juan menciona a Reichenbach en algún comentario y supongo conoce la tremenda aversión que le producían los razonamientos oscuros. Para descartarlos mi consejo es sustituir lo definido por la definición, norma muy conocida en la ciencia y en la filosofía.
    Le pediría, si hay tiempo antes de que se cierre esta noticia que explicase con palabras sencillas qué quiere decir, por ejemplo, en su 6. Más o menos todos sabemos el significado de casi todas las palabras que emplea; el problema nace al unirlas. Si yo digo: “La razón es sustancia, así como fuerza infinita…”, copiando a Hegel, pues la cosa no queda nada clara aunque conozcamos cada término empleado. Y es que este “filósofo” era muy rechazado por Reichenbach, y a esa aprensión me apunto. La frase que expongo no resiste el mínimo análisis.
    Un cordial saludo.

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