Células que nos orientan y nos guían

La curiosidad, una de las características que nos definen como humanos, no reconoce límites. De hecho, uno de los mayores desafíos que enfrentamos, la última frontera del conocimiento, es desentrañar los secretos que encierra la herramienta misma que utilizamos para conocer: el cerebro.

¿Podrá comprenderse a sí mismo? Las investigaciones de John O’Keefe y del matrimonio de May-Britt y Edvard Moser, que acaban de ser reconocidas con el Premio Nobel en Fisiología o Medicina 2014, demuestran que nos aproximamos aceleradamente a ese objetivo. No parece ya tan lejano el día en que los avances en la comprensión de los códigos neurales de los procesos cognitivos permitan vincular la biología con la filosofía. Estos apasionantes desarrollos de la neurociencia contemporánea explican el creciente interés de la sociedad por comprender el funcionamiento del cerebro, tal como lo revela la difusión general que alcanzan los estudios en este campo.

John O’Keefe es un psicólogo experimental estadounidense nacido en 1939 en Nueva York. Luego de graduarse en Canadá, realizó estudios de posgrado en el University College de Londres junto al famoso neurofisiólogo Pat Wall. Allí se estableció y en la actualidad se desempeña como profesor de neurociencia cognitiva en el Departamento de Biología Celular y del Desarrollo en esa institución.

El desplazamiento en el espacio resulta esencial para la existencia de los animales y, por supuesto, de los seres humanos. Así como somos capaces de trasladarnos físicamente de un sitio a otro, también contamos con la capacidad mental de imaginar dónde nos encontramos. O’Keefe ha develado aspectos básicos de estas capacidades de desplazamiento y de conceptualización, actividades muy complejas, ya que requieren la integración de la información visual, así como de la memoria y la planificación. El descubrimiento que le valió el Premio Nobel fue realizado a comienzos de la década de 1970, cuando, mediante el desarrollo de complejos métodos de registro de la actividad de las células nerviosas o neuronas, pudo identificar en una zona especializada de la corteza cerebral, el hipocampo, un conjunto de ellas con la capacidad de codificar la posición específica de un animal. Ciertas células de su hipocampo se activaban selectivamente cuando se encontraba en un ámbito particular, por lo que las denominó "células de posicionamiento o de lugar".

El hipocampo es una región del cerebro cuya estructura la asemeja al animal cuyo nombre evoca, muy pequeña, pero que tiene un papel fundamental en la función cerebral, ya que es responsable de nuestra memoria reciente y alejada, así como de la interpretación del desplazamiento espacial. La integran más de 40 millones de células, cada una de las cuales establece conexiones con decenas de miles de otras. Es como si se tratara de un tablero de circuitos complejos que enviara información a otras partes del cerebro. Es una de las primeras regiones cerebrales en lesionarse en casos de enfermedades neurodegenerativas que causan pérdida de la memoria y desorientación espacial.

Los resultados de sus investigaciones llevaron a O’Keefe a sugerir que, sobre la base de las células que permiten la detección de modificaciones en ambientes que son familiares para el animal, se forma en el hipocampo un mapa cognitivo que resulta crítico para su desplazamiento. Ese mapa es una representación del ambiente en el que se encuentra el animal, la posición que tiene en ese ámbito y la ubicación de objetos deseados, como el alimento, así como de amenazas a ser evitadas. Ese mapa puede controlar la conducta del animal sobre la base de su distancia y ubicación en relación con esos objetos. Esa concepción original fue paulatinamente expandida por los estudios de O’Keefe y sus colaboradores haciendo que la propuesta de la existencia de un "mapa cognitivo" del mundo exterior en el cerebro, inicialmente muy resistida, terminara por ejercer una poderosa influencia en la neurociencia contemporánea.

Como señaló O’Keefe en una reciente entrevista, el hipocampo parece desempeñar un papel en la memoria episódica que involucra la capacidad de aprender, almacenar y recuperar la información acerca de experiencias personales singulares que ocurren en la vida cotidiana. Esos recuerdos suponen datos acerca del tiempo y lugar de un acontecimiento, así como información detallada sobre el hecho mismo. El conocimiento del modo en que funcionan los recuerdos que permiten el desarrollo de una vida normal puede contribuir a comprender la naturaleza de los cambios que se producen en pacientes con trastornos en la memoria como es el caso de quienes padecen la enfermedad de Alzheimer.

Los científicos noruegos Edgard y May-Britt Moser, que comparten con O’Keefe la mitad del Premio Nobel, han llevado a cabo estudios pioneros en relación con los circuitos nerviosos en el hipocampo y en una zona vecina denominada corteza entorrinal. En esta corteza identificaron en 2005 un nuevo tipo de células, las denominadas "células grilla o red", que proporcionan un mapa del entorno espacial, pero que, a diferencia de las "células de lugar" del hipocampo, que se activan cuando el animal está en una posición fija, las "células red" poseen muchos campos de activación que contribuyen a formar una matriz que cubre todo el ámbito en el que se encuentran.

Esta pareja de científicos noruegos –May-Britt nació en 1963 y Edvard, en 1962–, que dirigen sendos institutos de neurociencia en la Universidad de Ciencia y Tecnología de Trondheim, en su país natal, trabajó durante un período con John O’Keefe en Londres y ya han compartido con él muchas otras prestigiosas distinciones por sus hallazgos.

Utilizando también técnicas de registro neurofisiológico de avanzada, los Moser han demostrado de qué manera experiencias espaciales similares se almacenan como recuerdos precisos inicialmente en grandes poblaciones celulares de la corteza entorrinal y luego se expanden al hipocampo. Sus trabajos han contribuido de manera esencial a explicar cómo calculamos nuestra posición en el espacio y recordamos los lugares donde hemos estado. El descubrimiento de las células en red y su organización funcional permite vislumbrar el mecanismo de acción de ciertos grupos de neuronas que no están vinculadas con la recepción de estímulos, sino con las complejas tareas de asociación, guiadas por principios de autoorganización intrínsecos del cerebro.

Los trabajos ahora reconocidos son el fruto de la creatividad de los científicos que han dedicado años al estudio. Por ejemplo, Edvard Moser es graduado en matemática y estadística, en psicología y en neurobiología. Es una confirmación de que, contrariamente a las concepciones actuales, la creatividad se asienta en la preparación, el estudio y el esfuerzo.

La importancia de los hallazgos reconocidos con el Premio Nobel reside en el hecho de que proporcionan ejemplos trascendentes que confirman la participación de señales nerviosas identificables en las funciones cerebrales superiores, en este caso, en la formación de la memoria. Asimismo, estas investigaciones tienen profundas implicancias filosóficas al intentar proporcionar una respuesta al dilema acerca de cómo puede el cerebro crear un mapa del entorno que nos rodea y a la vez guiarnos en nuestros desplazamientos por un ambiente tan complejo.

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